Post on 10-Dec-2015
Studiu privind autovehiculele necesare proiectarii instalatiilor speciale
CAPITOLUL I
ANALIZA UNOR MODELE SIMILARE DE AUTOCAMIOANE ŞI STABILIREA TIPULUI DE
AUTOCAMION CORESPUNZATOR CERINŢELOR TEMEI DE PROIECT
Alegerea modelelor similare de autocamioane
Icircn scopul efectuării proiectării instalaţiei frigorifice mai icircntacirci trebuie să se stabilească tipul
de autovehicul pe care se va monta această instalaţie pornind de la parametrii iniţiali impuşi prin
tema de proiect
Avacircnd icircn vedere că prin temă sunt daţi următorii parametrii
caroseria autocamionului - tip furgon
volumul util al caroseriei Vu= 30 msup3
viteza maximă la deplasarea autocamionului in palier Vmax le 100 kmh
formula roţilor 4x2
pentru alegerea unor modele similare se vor considera drept parametrii principali următorii
caroseria tip furgon
volumul util
formula roţilor
Icircn literatura de specialitate ( cataloage prospecte fişe tehnice etc) prezentarea
caracteristicilor tehnice ale autovehiculelor utilitare se face in general pornind de la capacitatea
maximă de icircncărcare (sarcina utilă) De aceea pentru alegerea unor modele similare de
autocamioane cu cel impus prin temă trebuie mai icircntacirci să se evalueze ce sarcină utilă reprezintă
volumul furgonului impus Pentru aceasta se porneşte de la modelul autohton fabricat la SC
Automecanica SA Mediaş si anume autocamionul furgon frigorific tip bdquo10 FFP2rdquo[6] care are un
volum util de 30 msup3 şi sarcina utilă de 7800 kg
Pornind de la această echivalenţă din lucrările [5] [6] si [7] se aleg următoarele modele
similare
1 AUTOCAMION FURGON FRIGORIFIC PE AUTOŞASIU R 10215 F - TIP 10 FFP 2
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7800 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION MAN 14 225 LRC
Caroseria autovehiculului furgon
Pagina 1 din 70
Masa utilă maximă constructivă 8000 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION MACKFREEDOM E3-210
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7540 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION IVECO ML 120 E18
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7810 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION MERCEDES ndash BENZ ATEGO 1228 L
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7540 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION SCANIA P94GB
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 8000 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION VOLVO FL 612 ndash 210
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7850 [kg]
Formula roţilor 4x2
8 AUTOCAMION RENAULT M 25012 C
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7698 [kg]
Formula roţilor 4x2
Ca modele similare s-au ales şi două autoşasiuri Pentru stabilirea capacităţii portante a
unui autoşasiu carosat cu un furgon de 30cmsup3 s-a luat drept model de referinţă autoşasiul care se
află la baza modelului de fabricaţie romacircnească modelul (1) Acest autocamion are masa proprie
de 5750 kg iar masa totală rulantă de aproximativ 16000 kg Cu aceste date rezultă capacitatea
maximă de icircncărcare a autoşasiului (masa proprie furgon şi icircncărcătura din furgon)
(mu)autoşasiu = 16 000 ndash 5 750 = 10 250 [kg]
Cu această valoare de referinţă au mai fost alese şi următoarele autoşasiuri
9 AUTOŞASIU ROMAN 16 215 F
Sarcina utilă maximă 7670 [kg] ( după carosare )
Portanţa autoşasiului 10170 [kg]
Formula roţilor 4x2
Pagina 2 din 70
AUTOŞASIU STEYR 18 S 26 P49
Sarcina utilă maximă 8180 [kg] ( după carosare )
Portanţa autoşasiului 10380 [kg]
Formula roţilor 4x2
12 Analiza particularităţilor constructive ale modelelor alese
bull Cabina
Corespunzător modelelor alese icircn ceea ce priveşte particularităţile cabinei putem distinge
două categorii cabină metalică şi cabină din aluminiu Prin utilizarea cabinelor de aluminiu se
urmăreşte să se realizeze o scădere a greutăţii cabinei icircn favoarea creşterii sarcinii utile
Icircn ultimii ani tendinţa constructorilor de autovehicule a fost aceea de a asigura un confort
sporit pentru şofer şi pasager precum şi o creştere a siguranţei acestora in timpul deplasării
Referitor la interiorul cabinei dotările standard ( scaun reglabil pentru şofer respectiv pasager
tetiere centuri de siguranţă sistem de climatizare umeraş pentru haine buzunare laterale pentru
fiecare uşă şa) sunt prezente la toate modelele Există icircnsă şi modele ce prezintă dotări mai
performante corespunzător pentru interiorul cabinei calculator electronic pentru bord tip V-MAC
model (3) trapă icircn tavanul cabinei comandată electric model (6) scaune reglabile cu acţionare
electrică model (4) (5) (7) (8) Prin utilizarea calculatoarelor de bord constructorii de
autovehicule au venit icircn icircntacircmpinarea eventualelor probleme ce pot apărea icircn funcţionare
deoarece aceste calculatoare furnizează informaţii privind starea subansamblelor principale ale
autovehiculului precum şi date referitoare la funcţionarea motorului
Referitor la exteriorul pe lacircngă dotările de bază ( oglinzi laterale reglabile ) un aspect
important icircl reprezintă posibilitatea icircnclinării cabinei sub diverse unghiuri 55deg model (5) 60deg - cu
mecanism de blocare automat a poziţiei cabinei model (2)
bull Motor
Modelele analizate sunt echipate cu motoare Diesel ce folosesc drept combustibil motorina
Avem trei tipuri de motoare
motoare de tip EURO 2 ( model 6 )
motoare de tip EURO 3 ( model 2 4 )
motoare de tip EURO 1 ( model 7 )
Amplasarea motoarelor pentru majoritatea modelelor (5) (7) (8) este cea icircn partea din
faţă longitudinal Practic se utilizează soluţia totul faţă motor dispus icircn faţă urmat de transmisie
Modelele analizate au motoarele amplasate icircn faţa axei punţii faţă
bull Instalaţia de fracircnare
Pagina 3 din 70
Autocamioanele mai noi sunt echipate cu sisteme ABS ( Anti-Lock Brake System ) model
(4) (7) (8) sau cu sistem de fracircnare tip EBS model (3) Prezenţa acestor sisteme constituie un
avantaj important pentru aceste modele comparativ cu cele care nu au acest sistem
Pentru majoritatea modelelor avem că pe faţă se utilizează discuri ventilate de diverse
diametre 380 mm rarr model (2) iar pe puntea spate avem fracircnă cu tambur O altă particularitate
corespunzătoare pentru sistemul de fracircnare este aceea că fracircna de serviciu prezintă o acţionare
pneumatică pe toate roţile iar fracircna de ajutor acţionează numai pe roţile punţii spate model (2)
(4) (5) (8)
bull Ambreiajul
Icircn prezent o utilizare largă o au ambreiajele hidraulice model (3) monodisc sau ambreiaje
monodisc din azbest cu control hidropneumatic model (2) (5) Icircn ultimii ani constructorii au căutat
să obţină o icircmbunătăţire a performanţelor ambreiajelor icircncercacircnd să evite eventualele probleme
tehnice (patinarea ambreiajului datorită ruperii arcurilor de presiune pătrunderea unui lubrifiant la
garnitura de fricţiune) prin utilizarea unor componente mai performante Aceasta se impune
datorită faptului că elementele ambreiajului sunt intens solicitate atacirct termic cacirct şi mecanic icircn
timpul cuplărilor şi decuplărilor repetate apare o puternică icircncălzire a discurilor ( 120˚C divide 150ordm C )
astfel icircncacirct are loc degradarea materialelor de fricţiune deformarea plăcilor de presiune se pierd
proprietăţile elastice ale arcurilor de presiune
bull Sistemul de alimentare
La majoritatea modelelor alese rezervorul de combustibil este dreptunghiular iar
capacitatea acestuia variază icircn jurul valorii de 200 l model (2) (7) (5)
O particularitate a sistemelor de alimentare corespunzătoare motoarelor Diesel ce
echipează aceste modele este aceea că pompa de amorsare a sistemului este cea care umple cu
motorină pompa de injecţie icircnainte de pornirea motorului
Icircn general se utilizează pompe de injecţie performante cu control electronic ( EDC ) model
(2) (4) pompe realizate de producători recunoscuţi Bosch model (7) Mercedes-Benz model (5)
După o funcţionare icircndelungată poate avea loc icircmbacirccsirea filtrului de aer ceea ce determină o
creştere a consumului de combustibil lucru ce trebuie evitat
bull Instalaţia electrică
Corespunzător instalaţiei electrice pentru modelele analizate alimentarea se realizează
prin intermediul bateriei de acumulatoare ce poate fi utilizată pentru o alimentare de 12 V model
(3) sau 2 x 12 V 88 Ah model (2) (4) (7) Un aspect important corespunzător pentru bateria de
acumulatoare este acela că nivelul electrolitului icircn baterie trebuie să fie de 10 ndash 15 mm deasupra
plăcilor Un avantaj al alternatoarelor prezente pe modelele mai performante este acela că icircn
componenţa lor este prezent un regulator de tensiune electronic
Pagina 4 din 70
Calculatoarele de bord mai performante au posibilitatea de a avertiza conducătorul auto
atunci cacircnd intensitatea luminii scade odată cu variaţia turaţiei motorului datorită faptului că
bateria de acumulatoare este descărcată sau sulfatată
bull Anvelope
Pentru majoritatea modelelor analizate se utilizează anvelope radiale de diverse
dimensiuni 265 70 R model (4) (5) (8) sau 285 70 R model (2) se preferă utilizarea
anvelopelor radiale ca urmare a avantajelor importante ale acestora o rezistenţă mai mare la
deviere astfel icircncacirct avem un răspuns mai rapid la comenzile volanului o durabilitate mai mare O
altă particularitate foarte importantă a acestor anvelope este elasticitatea mai pronunţată şi astfel
confortul sporit la deplasări pe distanţe mari
Analiza parametrilor dimensionali
Icircn cadrul analizei parametrilor dimensionali vor fi analizaţi următorii parametrii dimensionali
exteriori
Dimensiuni de gabarit lungimea totală (La) lăţimea totală (la) şi icircnălţimea totală (Ha)
Dimensiuni care reflectă organizarea autovehiculului ampatamentul (L) ecartamentul
roţilor faţă spate (E1E2) consola faţă (C1) şi consola spate (C2)
Dimensiuni care reflectă capacitatea de trecere a autocamionului garda la sol( h )
Icircn analiza parametrilor dimensionali corespunzător pentru cele trei grupe de dimensiuni se
pot face următoarele precizări lungimea maximă a autovehiculului (La) variază icircntr-un interval
relativ larg cuprins icircntre 7050 mm şi 12123 mm Se observă că valorile acestui parametru
dimensional au o tendinţă de creştere Toate valorile intermediare sunt orientate către valoarea
maximă a parametrului (La) Diferenţele relativ mari de lungime dintre modele model (2) (6) (8)
scot icircncă o dată icircn evidenţă destinaţia acestor autovehicule şi anume transportul de diverse bunuri
Lăţimea (la) variază icircn jurul valorii de 2450 divide 2500 mm intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă 2280 mm model (8) şi cea maximă de 2845 mm model (9)
Icircn ceea ce priveşte valorile corespunzătoare pentru icircnălţimea maximă a autovehiculului
(Ha) se constată că valoarea medie este de 2500 mm iar intervalul de variaţie este cuprins icircntre
2400 mm şi 2888 mm Această variaţie a icircnălţimii poate fi justificată prin larga utilizare a acestor
modele de autovehicule
Icircn categoria dimensiunilor de organizare un prim parametru dimensional este
ampatamentul (L)
Valoarea minimă pentru acesta este 3500 mm iar cea maximă este de 6500 mm Şi icircn
acest caz se constată o tendinţă de creştere a valorilor de la un model la altul acestea fiind
orientate spre valoarea maximă corespunzătoare modelului (8)
Pagina 5 din 70
Dimensiunile corespunzătoare pentru ecartamentul faţă variază icircn jurul valorii de 1900 mm
capetele intervalului fiind reprezentate de valoarea minimă de 1896 mm model (8) respectiv cea
maximă de 1975 mm model (5) Pentru ecartamentul spate valorile sunt mai reduse acestea
variind icircntre 1720 mm model (2) şi 1835 mm model (5)
Referitor la valorile pentru consola faţă (C1) putem spune că avem un interval de variaţie
relativ mic cuprins icircntre 1225 mm model (2) şi 1440 mm model (5) Se observă că valorile sunt
distribuite către limita superioară a intervalului de variaţie Pentru consola spate (C2) avem valori
cuprinse icircntre valoarea minimă de 2150 mm şi valoarea maximă egală cu 4225 mm model (8)
Parametrul dimensional corespunzător pentru capacitatea de trecere este garda la sol
( h ) Nu se poate face o apreciere foarte calitativă a variaţiei acestui parametru ca urmare a
numărului mic de valori de la modelele similare considerate Valoarea minimă a intervalului de
variaţie este cea de 184 mm model (5) iar cea maximă corespunde modelului (9) şi este de 330
mm
Valorile acestor parametrii pentru modele similare alese sunt centralizate icircn tabelul 11
Tab 11 Parametrii dimensionali ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nr
crt
Denumire
autovehicul
Dimensiuni de gabarit
[mm]
Organizare
[ mm ]
Garda la
sol
[mm]
La la Ha L E1E2 C1 C2 h
1 ROMAN 10215 F 8200 2500 3540 4500 2050176
1
1366 2505 325
2 MAN 14 225 LRC 7050 2450 2546 3675 1960172
0
1225 2150 -
3 MACK Fr E3-210 - - - 3848 - - - -
4 IVECO ML 120 E18 9970 2300 2665 5670 1930174
5
1290 3000 206
5 MB Atego 1228 L 9665 2500 2650 5360 1975183
5
1440 2685 184
6 SCANIA P94GB 7400 2510 2400 - - - - -
7 VOLVO FL 612-210 10400 2290 2490 5800 - 1405 3200 -
8 RENAULT M 25012 C 12123 2280 2708 6500 1896178
2
1278 4225 235
9 ROMAN 16 215-F 8200 2845 2845 3500 2050176
0
1500 3200 330
10 STEYR 18 S 26P49 8665 2300 2888 4900 1940174 1310 2455 310
Pagina 6 din 70
0
Analiza parametrilor masici
Icircn acest paragraf se analizează următorii parametrii masici
Masa utilă nominală ( mun ) care reprezintă capacitatea maximă de icircncărcare a furgonului
montat pe autoşasiu
Masa proprie ( mo ) care reprezintă masa autoşasiului carosat cu furgon
Masa totală maximă constructivă ( man ) care reprezintă suma primelor două mase
menţionate mai sus
man = mo + mun ( 11 )
Repartiţia statică a masei totale pe cele două punţi ale autocamionului ( m1 şi m2 )
Masa raportată care icircn cazul autovehiculelor care transportă marfă se determină cu
relaţia
ηu = mo ∕ mun ( 12 )
şi poartă denumirea de coeficientul sarcinii utile (coeficient de tară)
Valorile centralizate pentru aceşti parametrii masici sunt trecute icircn tabelul 12
Un prim parametru masic analizat este masa utilă maximă constructivă ( mun ) Intervalul
de variaţie este cuprins icircntre valoarea minimă de 7540 kg model (5) şi cea maximă egală cu 8180
kg model (10) Corespunzător pentru masa proprie a autovehiculului ( mo ) se constată că avem
o tendinţă de creştere a valorilor către valoarea superioară Intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă de 4000 kg model (2) (6) şi valoarea maximă de 8180 kg model (10)
Masa totală a autovehiculului variază icircn limite destul de largi valoarea minimă fiind de
11820 kg model (3) iar cea maximă fiind egală cu 16000 kg model (9) Icircncărcarea pe puntea faţă
se caracterizează prin faptul că valorile pentru acest parametru sunt uniform distribuite pe
intervalul de variaţie Valoarea minimă este de 3853 kg model (3) iar valoarea maximă este de
6080 kg model (9)
Tab 12 ndash Parametrii masici ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nrcrt Denumire autovehicul
mun
[kg]
mo
[kg]
man
[kg]
m1
[kg]
m2
[kg]
m1
[]
m2
[]
ηu
1 ROMAN 10215 F 7800 8120 1592
0
6050 9870 38 62 104
2 MAN 14225 LRC 8000 4000 1200
0
4200 8000 35 667 05
3 MACK FrE3-210 7800 4020 1182
0
3853 7938 326 672 052
Pagina 7 din 70
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Masa utilă maximă constructivă 8000 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION MACKFREEDOM E3-210
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7540 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION IVECO ML 120 E18
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7810 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION MERCEDES ndash BENZ ATEGO 1228 L
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7540 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION SCANIA P94GB
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 8000 [kg]
Formula roţilor 4x2
AUTOCAMION VOLVO FL 612 ndash 210
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7850 [kg]
Formula roţilor 4x2
8 AUTOCAMION RENAULT M 25012 C
Caroseria autovehiculului furgon
Masa utilă maximă constructivă 7698 [kg]
Formula roţilor 4x2
Ca modele similare s-au ales şi două autoşasiuri Pentru stabilirea capacităţii portante a
unui autoşasiu carosat cu un furgon de 30cmsup3 s-a luat drept model de referinţă autoşasiul care se
află la baza modelului de fabricaţie romacircnească modelul (1) Acest autocamion are masa proprie
de 5750 kg iar masa totală rulantă de aproximativ 16000 kg Cu aceste date rezultă capacitatea
maximă de icircncărcare a autoşasiului (masa proprie furgon şi icircncărcătura din furgon)
(mu)autoşasiu = 16 000 ndash 5 750 = 10 250 [kg]
Cu această valoare de referinţă au mai fost alese şi următoarele autoşasiuri
9 AUTOŞASIU ROMAN 16 215 F
Sarcina utilă maximă 7670 [kg] ( după carosare )
Portanţa autoşasiului 10170 [kg]
Formula roţilor 4x2
Pagina 2 din 70
AUTOŞASIU STEYR 18 S 26 P49
Sarcina utilă maximă 8180 [kg] ( după carosare )
Portanţa autoşasiului 10380 [kg]
Formula roţilor 4x2
12 Analiza particularităţilor constructive ale modelelor alese
bull Cabina
Corespunzător modelelor alese icircn ceea ce priveşte particularităţile cabinei putem distinge
două categorii cabină metalică şi cabină din aluminiu Prin utilizarea cabinelor de aluminiu se
urmăreşte să se realizeze o scădere a greutăţii cabinei icircn favoarea creşterii sarcinii utile
Icircn ultimii ani tendinţa constructorilor de autovehicule a fost aceea de a asigura un confort
sporit pentru şofer şi pasager precum şi o creştere a siguranţei acestora in timpul deplasării
Referitor la interiorul cabinei dotările standard ( scaun reglabil pentru şofer respectiv pasager
tetiere centuri de siguranţă sistem de climatizare umeraş pentru haine buzunare laterale pentru
fiecare uşă şa) sunt prezente la toate modelele Există icircnsă şi modele ce prezintă dotări mai
performante corespunzător pentru interiorul cabinei calculator electronic pentru bord tip V-MAC
model (3) trapă icircn tavanul cabinei comandată electric model (6) scaune reglabile cu acţionare
electrică model (4) (5) (7) (8) Prin utilizarea calculatoarelor de bord constructorii de
autovehicule au venit icircn icircntacircmpinarea eventualelor probleme ce pot apărea icircn funcţionare
deoarece aceste calculatoare furnizează informaţii privind starea subansamblelor principale ale
autovehiculului precum şi date referitoare la funcţionarea motorului
Referitor la exteriorul pe lacircngă dotările de bază ( oglinzi laterale reglabile ) un aspect
important icircl reprezintă posibilitatea icircnclinării cabinei sub diverse unghiuri 55deg model (5) 60deg - cu
mecanism de blocare automat a poziţiei cabinei model (2)
bull Motor
Modelele analizate sunt echipate cu motoare Diesel ce folosesc drept combustibil motorina
Avem trei tipuri de motoare
motoare de tip EURO 2 ( model 6 )
motoare de tip EURO 3 ( model 2 4 )
motoare de tip EURO 1 ( model 7 )
Amplasarea motoarelor pentru majoritatea modelelor (5) (7) (8) este cea icircn partea din
faţă longitudinal Practic se utilizează soluţia totul faţă motor dispus icircn faţă urmat de transmisie
Modelele analizate au motoarele amplasate icircn faţa axei punţii faţă
bull Instalaţia de fracircnare
Pagina 3 din 70
Autocamioanele mai noi sunt echipate cu sisteme ABS ( Anti-Lock Brake System ) model
(4) (7) (8) sau cu sistem de fracircnare tip EBS model (3) Prezenţa acestor sisteme constituie un
avantaj important pentru aceste modele comparativ cu cele care nu au acest sistem
Pentru majoritatea modelelor avem că pe faţă se utilizează discuri ventilate de diverse
diametre 380 mm rarr model (2) iar pe puntea spate avem fracircnă cu tambur O altă particularitate
corespunzătoare pentru sistemul de fracircnare este aceea că fracircna de serviciu prezintă o acţionare
pneumatică pe toate roţile iar fracircna de ajutor acţionează numai pe roţile punţii spate model (2)
(4) (5) (8)
bull Ambreiajul
Icircn prezent o utilizare largă o au ambreiajele hidraulice model (3) monodisc sau ambreiaje
monodisc din azbest cu control hidropneumatic model (2) (5) Icircn ultimii ani constructorii au căutat
să obţină o icircmbunătăţire a performanţelor ambreiajelor icircncercacircnd să evite eventualele probleme
tehnice (patinarea ambreiajului datorită ruperii arcurilor de presiune pătrunderea unui lubrifiant la
garnitura de fricţiune) prin utilizarea unor componente mai performante Aceasta se impune
datorită faptului că elementele ambreiajului sunt intens solicitate atacirct termic cacirct şi mecanic icircn
timpul cuplărilor şi decuplărilor repetate apare o puternică icircncălzire a discurilor ( 120˚C divide 150ordm C )
astfel icircncacirct are loc degradarea materialelor de fricţiune deformarea plăcilor de presiune se pierd
proprietăţile elastice ale arcurilor de presiune
bull Sistemul de alimentare
La majoritatea modelelor alese rezervorul de combustibil este dreptunghiular iar
capacitatea acestuia variază icircn jurul valorii de 200 l model (2) (7) (5)
O particularitate a sistemelor de alimentare corespunzătoare motoarelor Diesel ce
echipează aceste modele este aceea că pompa de amorsare a sistemului este cea care umple cu
motorină pompa de injecţie icircnainte de pornirea motorului
Icircn general se utilizează pompe de injecţie performante cu control electronic ( EDC ) model
(2) (4) pompe realizate de producători recunoscuţi Bosch model (7) Mercedes-Benz model (5)
După o funcţionare icircndelungată poate avea loc icircmbacirccsirea filtrului de aer ceea ce determină o
creştere a consumului de combustibil lucru ce trebuie evitat
bull Instalaţia electrică
Corespunzător instalaţiei electrice pentru modelele analizate alimentarea se realizează
prin intermediul bateriei de acumulatoare ce poate fi utilizată pentru o alimentare de 12 V model
(3) sau 2 x 12 V 88 Ah model (2) (4) (7) Un aspect important corespunzător pentru bateria de
acumulatoare este acela că nivelul electrolitului icircn baterie trebuie să fie de 10 ndash 15 mm deasupra
plăcilor Un avantaj al alternatoarelor prezente pe modelele mai performante este acela că icircn
componenţa lor este prezent un regulator de tensiune electronic
Pagina 4 din 70
Calculatoarele de bord mai performante au posibilitatea de a avertiza conducătorul auto
atunci cacircnd intensitatea luminii scade odată cu variaţia turaţiei motorului datorită faptului că
bateria de acumulatoare este descărcată sau sulfatată
bull Anvelope
Pentru majoritatea modelelor analizate se utilizează anvelope radiale de diverse
dimensiuni 265 70 R model (4) (5) (8) sau 285 70 R model (2) se preferă utilizarea
anvelopelor radiale ca urmare a avantajelor importante ale acestora o rezistenţă mai mare la
deviere astfel icircncacirct avem un răspuns mai rapid la comenzile volanului o durabilitate mai mare O
altă particularitate foarte importantă a acestor anvelope este elasticitatea mai pronunţată şi astfel
confortul sporit la deplasări pe distanţe mari
Analiza parametrilor dimensionali
Icircn cadrul analizei parametrilor dimensionali vor fi analizaţi următorii parametrii dimensionali
exteriori
Dimensiuni de gabarit lungimea totală (La) lăţimea totală (la) şi icircnălţimea totală (Ha)
Dimensiuni care reflectă organizarea autovehiculului ampatamentul (L) ecartamentul
roţilor faţă spate (E1E2) consola faţă (C1) şi consola spate (C2)
Dimensiuni care reflectă capacitatea de trecere a autocamionului garda la sol( h )
Icircn analiza parametrilor dimensionali corespunzător pentru cele trei grupe de dimensiuni se
pot face următoarele precizări lungimea maximă a autovehiculului (La) variază icircntr-un interval
relativ larg cuprins icircntre 7050 mm şi 12123 mm Se observă că valorile acestui parametru
dimensional au o tendinţă de creştere Toate valorile intermediare sunt orientate către valoarea
maximă a parametrului (La) Diferenţele relativ mari de lungime dintre modele model (2) (6) (8)
scot icircncă o dată icircn evidenţă destinaţia acestor autovehicule şi anume transportul de diverse bunuri
Lăţimea (la) variază icircn jurul valorii de 2450 divide 2500 mm intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă 2280 mm model (8) şi cea maximă de 2845 mm model (9)
Icircn ceea ce priveşte valorile corespunzătoare pentru icircnălţimea maximă a autovehiculului
(Ha) se constată că valoarea medie este de 2500 mm iar intervalul de variaţie este cuprins icircntre
2400 mm şi 2888 mm Această variaţie a icircnălţimii poate fi justificată prin larga utilizare a acestor
modele de autovehicule
Icircn categoria dimensiunilor de organizare un prim parametru dimensional este
ampatamentul (L)
Valoarea minimă pentru acesta este 3500 mm iar cea maximă este de 6500 mm Şi icircn
acest caz se constată o tendinţă de creştere a valorilor de la un model la altul acestea fiind
orientate spre valoarea maximă corespunzătoare modelului (8)
Pagina 5 din 70
Dimensiunile corespunzătoare pentru ecartamentul faţă variază icircn jurul valorii de 1900 mm
capetele intervalului fiind reprezentate de valoarea minimă de 1896 mm model (8) respectiv cea
maximă de 1975 mm model (5) Pentru ecartamentul spate valorile sunt mai reduse acestea
variind icircntre 1720 mm model (2) şi 1835 mm model (5)
Referitor la valorile pentru consola faţă (C1) putem spune că avem un interval de variaţie
relativ mic cuprins icircntre 1225 mm model (2) şi 1440 mm model (5) Se observă că valorile sunt
distribuite către limita superioară a intervalului de variaţie Pentru consola spate (C2) avem valori
cuprinse icircntre valoarea minimă de 2150 mm şi valoarea maximă egală cu 4225 mm model (8)
Parametrul dimensional corespunzător pentru capacitatea de trecere este garda la sol
( h ) Nu se poate face o apreciere foarte calitativă a variaţiei acestui parametru ca urmare a
numărului mic de valori de la modelele similare considerate Valoarea minimă a intervalului de
variaţie este cea de 184 mm model (5) iar cea maximă corespunde modelului (9) şi este de 330
mm
Valorile acestor parametrii pentru modele similare alese sunt centralizate icircn tabelul 11
Tab 11 Parametrii dimensionali ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nr
crt
Denumire
autovehicul
Dimensiuni de gabarit
[mm]
Organizare
[ mm ]
Garda la
sol
[mm]
La la Ha L E1E2 C1 C2 h
1 ROMAN 10215 F 8200 2500 3540 4500 2050176
1
1366 2505 325
2 MAN 14 225 LRC 7050 2450 2546 3675 1960172
0
1225 2150 -
3 MACK Fr E3-210 - - - 3848 - - - -
4 IVECO ML 120 E18 9970 2300 2665 5670 1930174
5
1290 3000 206
5 MB Atego 1228 L 9665 2500 2650 5360 1975183
5
1440 2685 184
6 SCANIA P94GB 7400 2510 2400 - - - - -
7 VOLVO FL 612-210 10400 2290 2490 5800 - 1405 3200 -
8 RENAULT M 25012 C 12123 2280 2708 6500 1896178
2
1278 4225 235
9 ROMAN 16 215-F 8200 2845 2845 3500 2050176
0
1500 3200 330
10 STEYR 18 S 26P49 8665 2300 2888 4900 1940174 1310 2455 310
Pagina 6 din 70
0
Analiza parametrilor masici
Icircn acest paragraf se analizează următorii parametrii masici
Masa utilă nominală ( mun ) care reprezintă capacitatea maximă de icircncărcare a furgonului
montat pe autoşasiu
Masa proprie ( mo ) care reprezintă masa autoşasiului carosat cu furgon
Masa totală maximă constructivă ( man ) care reprezintă suma primelor două mase
menţionate mai sus
man = mo + mun ( 11 )
Repartiţia statică a masei totale pe cele două punţi ale autocamionului ( m1 şi m2 )
Masa raportată care icircn cazul autovehiculelor care transportă marfă se determină cu
relaţia
ηu = mo ∕ mun ( 12 )
şi poartă denumirea de coeficientul sarcinii utile (coeficient de tară)
Valorile centralizate pentru aceşti parametrii masici sunt trecute icircn tabelul 12
Un prim parametru masic analizat este masa utilă maximă constructivă ( mun ) Intervalul
de variaţie este cuprins icircntre valoarea minimă de 7540 kg model (5) şi cea maximă egală cu 8180
kg model (10) Corespunzător pentru masa proprie a autovehiculului ( mo ) se constată că avem
o tendinţă de creştere a valorilor către valoarea superioară Intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă de 4000 kg model (2) (6) şi valoarea maximă de 8180 kg model (10)
Masa totală a autovehiculului variază icircn limite destul de largi valoarea minimă fiind de
11820 kg model (3) iar cea maximă fiind egală cu 16000 kg model (9) Icircncărcarea pe puntea faţă
se caracterizează prin faptul că valorile pentru acest parametru sunt uniform distribuite pe
intervalul de variaţie Valoarea minimă este de 3853 kg model (3) iar valoarea maximă este de
6080 kg model (9)
Tab 12 ndash Parametrii masici ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nrcrt Denumire autovehicul
mun
[kg]
mo
[kg]
man
[kg]
m1
[kg]
m2
[kg]
m1
[]
m2
[]
ηu
1 ROMAN 10215 F 7800 8120 1592
0
6050 9870 38 62 104
2 MAN 14225 LRC 8000 4000 1200
0
4200 8000 35 667 05
3 MACK FrE3-210 7800 4020 1182
0
3853 7938 326 672 052
Pagina 7 din 70
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
AUTOŞASIU STEYR 18 S 26 P49
Sarcina utilă maximă 8180 [kg] ( după carosare )
Portanţa autoşasiului 10380 [kg]
Formula roţilor 4x2
12 Analiza particularităţilor constructive ale modelelor alese
bull Cabina
Corespunzător modelelor alese icircn ceea ce priveşte particularităţile cabinei putem distinge
două categorii cabină metalică şi cabină din aluminiu Prin utilizarea cabinelor de aluminiu se
urmăreşte să se realizeze o scădere a greutăţii cabinei icircn favoarea creşterii sarcinii utile
Icircn ultimii ani tendinţa constructorilor de autovehicule a fost aceea de a asigura un confort
sporit pentru şofer şi pasager precum şi o creştere a siguranţei acestora in timpul deplasării
Referitor la interiorul cabinei dotările standard ( scaun reglabil pentru şofer respectiv pasager
tetiere centuri de siguranţă sistem de climatizare umeraş pentru haine buzunare laterale pentru
fiecare uşă şa) sunt prezente la toate modelele Există icircnsă şi modele ce prezintă dotări mai
performante corespunzător pentru interiorul cabinei calculator electronic pentru bord tip V-MAC
model (3) trapă icircn tavanul cabinei comandată electric model (6) scaune reglabile cu acţionare
electrică model (4) (5) (7) (8) Prin utilizarea calculatoarelor de bord constructorii de
autovehicule au venit icircn icircntacircmpinarea eventualelor probleme ce pot apărea icircn funcţionare
deoarece aceste calculatoare furnizează informaţii privind starea subansamblelor principale ale
autovehiculului precum şi date referitoare la funcţionarea motorului
Referitor la exteriorul pe lacircngă dotările de bază ( oglinzi laterale reglabile ) un aspect
important icircl reprezintă posibilitatea icircnclinării cabinei sub diverse unghiuri 55deg model (5) 60deg - cu
mecanism de blocare automat a poziţiei cabinei model (2)
bull Motor
Modelele analizate sunt echipate cu motoare Diesel ce folosesc drept combustibil motorina
Avem trei tipuri de motoare
motoare de tip EURO 2 ( model 6 )
motoare de tip EURO 3 ( model 2 4 )
motoare de tip EURO 1 ( model 7 )
Amplasarea motoarelor pentru majoritatea modelelor (5) (7) (8) este cea icircn partea din
faţă longitudinal Practic se utilizează soluţia totul faţă motor dispus icircn faţă urmat de transmisie
Modelele analizate au motoarele amplasate icircn faţa axei punţii faţă
bull Instalaţia de fracircnare
Pagina 3 din 70
Autocamioanele mai noi sunt echipate cu sisteme ABS ( Anti-Lock Brake System ) model
(4) (7) (8) sau cu sistem de fracircnare tip EBS model (3) Prezenţa acestor sisteme constituie un
avantaj important pentru aceste modele comparativ cu cele care nu au acest sistem
Pentru majoritatea modelelor avem că pe faţă se utilizează discuri ventilate de diverse
diametre 380 mm rarr model (2) iar pe puntea spate avem fracircnă cu tambur O altă particularitate
corespunzătoare pentru sistemul de fracircnare este aceea că fracircna de serviciu prezintă o acţionare
pneumatică pe toate roţile iar fracircna de ajutor acţionează numai pe roţile punţii spate model (2)
(4) (5) (8)
bull Ambreiajul
Icircn prezent o utilizare largă o au ambreiajele hidraulice model (3) monodisc sau ambreiaje
monodisc din azbest cu control hidropneumatic model (2) (5) Icircn ultimii ani constructorii au căutat
să obţină o icircmbunătăţire a performanţelor ambreiajelor icircncercacircnd să evite eventualele probleme
tehnice (patinarea ambreiajului datorită ruperii arcurilor de presiune pătrunderea unui lubrifiant la
garnitura de fricţiune) prin utilizarea unor componente mai performante Aceasta se impune
datorită faptului că elementele ambreiajului sunt intens solicitate atacirct termic cacirct şi mecanic icircn
timpul cuplărilor şi decuplărilor repetate apare o puternică icircncălzire a discurilor ( 120˚C divide 150ordm C )
astfel icircncacirct are loc degradarea materialelor de fricţiune deformarea plăcilor de presiune se pierd
proprietăţile elastice ale arcurilor de presiune
bull Sistemul de alimentare
La majoritatea modelelor alese rezervorul de combustibil este dreptunghiular iar
capacitatea acestuia variază icircn jurul valorii de 200 l model (2) (7) (5)
O particularitate a sistemelor de alimentare corespunzătoare motoarelor Diesel ce
echipează aceste modele este aceea că pompa de amorsare a sistemului este cea care umple cu
motorină pompa de injecţie icircnainte de pornirea motorului
Icircn general se utilizează pompe de injecţie performante cu control electronic ( EDC ) model
(2) (4) pompe realizate de producători recunoscuţi Bosch model (7) Mercedes-Benz model (5)
După o funcţionare icircndelungată poate avea loc icircmbacirccsirea filtrului de aer ceea ce determină o
creştere a consumului de combustibil lucru ce trebuie evitat
bull Instalaţia electrică
Corespunzător instalaţiei electrice pentru modelele analizate alimentarea se realizează
prin intermediul bateriei de acumulatoare ce poate fi utilizată pentru o alimentare de 12 V model
(3) sau 2 x 12 V 88 Ah model (2) (4) (7) Un aspect important corespunzător pentru bateria de
acumulatoare este acela că nivelul electrolitului icircn baterie trebuie să fie de 10 ndash 15 mm deasupra
plăcilor Un avantaj al alternatoarelor prezente pe modelele mai performante este acela că icircn
componenţa lor este prezent un regulator de tensiune electronic
Pagina 4 din 70
Calculatoarele de bord mai performante au posibilitatea de a avertiza conducătorul auto
atunci cacircnd intensitatea luminii scade odată cu variaţia turaţiei motorului datorită faptului că
bateria de acumulatoare este descărcată sau sulfatată
bull Anvelope
Pentru majoritatea modelelor analizate se utilizează anvelope radiale de diverse
dimensiuni 265 70 R model (4) (5) (8) sau 285 70 R model (2) se preferă utilizarea
anvelopelor radiale ca urmare a avantajelor importante ale acestora o rezistenţă mai mare la
deviere astfel icircncacirct avem un răspuns mai rapid la comenzile volanului o durabilitate mai mare O
altă particularitate foarte importantă a acestor anvelope este elasticitatea mai pronunţată şi astfel
confortul sporit la deplasări pe distanţe mari
Analiza parametrilor dimensionali
Icircn cadrul analizei parametrilor dimensionali vor fi analizaţi următorii parametrii dimensionali
exteriori
Dimensiuni de gabarit lungimea totală (La) lăţimea totală (la) şi icircnălţimea totală (Ha)
Dimensiuni care reflectă organizarea autovehiculului ampatamentul (L) ecartamentul
roţilor faţă spate (E1E2) consola faţă (C1) şi consola spate (C2)
Dimensiuni care reflectă capacitatea de trecere a autocamionului garda la sol( h )
Icircn analiza parametrilor dimensionali corespunzător pentru cele trei grupe de dimensiuni se
pot face următoarele precizări lungimea maximă a autovehiculului (La) variază icircntr-un interval
relativ larg cuprins icircntre 7050 mm şi 12123 mm Se observă că valorile acestui parametru
dimensional au o tendinţă de creştere Toate valorile intermediare sunt orientate către valoarea
maximă a parametrului (La) Diferenţele relativ mari de lungime dintre modele model (2) (6) (8)
scot icircncă o dată icircn evidenţă destinaţia acestor autovehicule şi anume transportul de diverse bunuri
Lăţimea (la) variază icircn jurul valorii de 2450 divide 2500 mm intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă 2280 mm model (8) şi cea maximă de 2845 mm model (9)
Icircn ceea ce priveşte valorile corespunzătoare pentru icircnălţimea maximă a autovehiculului
(Ha) se constată că valoarea medie este de 2500 mm iar intervalul de variaţie este cuprins icircntre
2400 mm şi 2888 mm Această variaţie a icircnălţimii poate fi justificată prin larga utilizare a acestor
modele de autovehicule
Icircn categoria dimensiunilor de organizare un prim parametru dimensional este
ampatamentul (L)
Valoarea minimă pentru acesta este 3500 mm iar cea maximă este de 6500 mm Şi icircn
acest caz se constată o tendinţă de creştere a valorilor de la un model la altul acestea fiind
orientate spre valoarea maximă corespunzătoare modelului (8)
Pagina 5 din 70
Dimensiunile corespunzătoare pentru ecartamentul faţă variază icircn jurul valorii de 1900 mm
capetele intervalului fiind reprezentate de valoarea minimă de 1896 mm model (8) respectiv cea
maximă de 1975 mm model (5) Pentru ecartamentul spate valorile sunt mai reduse acestea
variind icircntre 1720 mm model (2) şi 1835 mm model (5)
Referitor la valorile pentru consola faţă (C1) putem spune că avem un interval de variaţie
relativ mic cuprins icircntre 1225 mm model (2) şi 1440 mm model (5) Se observă că valorile sunt
distribuite către limita superioară a intervalului de variaţie Pentru consola spate (C2) avem valori
cuprinse icircntre valoarea minimă de 2150 mm şi valoarea maximă egală cu 4225 mm model (8)
Parametrul dimensional corespunzător pentru capacitatea de trecere este garda la sol
( h ) Nu se poate face o apreciere foarte calitativă a variaţiei acestui parametru ca urmare a
numărului mic de valori de la modelele similare considerate Valoarea minimă a intervalului de
variaţie este cea de 184 mm model (5) iar cea maximă corespunde modelului (9) şi este de 330
mm
Valorile acestor parametrii pentru modele similare alese sunt centralizate icircn tabelul 11
Tab 11 Parametrii dimensionali ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nr
crt
Denumire
autovehicul
Dimensiuni de gabarit
[mm]
Organizare
[ mm ]
Garda la
sol
[mm]
La la Ha L E1E2 C1 C2 h
1 ROMAN 10215 F 8200 2500 3540 4500 2050176
1
1366 2505 325
2 MAN 14 225 LRC 7050 2450 2546 3675 1960172
0
1225 2150 -
3 MACK Fr E3-210 - - - 3848 - - - -
4 IVECO ML 120 E18 9970 2300 2665 5670 1930174
5
1290 3000 206
5 MB Atego 1228 L 9665 2500 2650 5360 1975183
5
1440 2685 184
6 SCANIA P94GB 7400 2510 2400 - - - - -
7 VOLVO FL 612-210 10400 2290 2490 5800 - 1405 3200 -
8 RENAULT M 25012 C 12123 2280 2708 6500 1896178
2
1278 4225 235
9 ROMAN 16 215-F 8200 2845 2845 3500 2050176
0
1500 3200 330
10 STEYR 18 S 26P49 8665 2300 2888 4900 1940174 1310 2455 310
Pagina 6 din 70
0
Analiza parametrilor masici
Icircn acest paragraf se analizează următorii parametrii masici
Masa utilă nominală ( mun ) care reprezintă capacitatea maximă de icircncărcare a furgonului
montat pe autoşasiu
Masa proprie ( mo ) care reprezintă masa autoşasiului carosat cu furgon
Masa totală maximă constructivă ( man ) care reprezintă suma primelor două mase
menţionate mai sus
man = mo + mun ( 11 )
Repartiţia statică a masei totale pe cele două punţi ale autocamionului ( m1 şi m2 )
Masa raportată care icircn cazul autovehiculelor care transportă marfă se determină cu
relaţia
ηu = mo ∕ mun ( 12 )
şi poartă denumirea de coeficientul sarcinii utile (coeficient de tară)
Valorile centralizate pentru aceşti parametrii masici sunt trecute icircn tabelul 12
Un prim parametru masic analizat este masa utilă maximă constructivă ( mun ) Intervalul
de variaţie este cuprins icircntre valoarea minimă de 7540 kg model (5) şi cea maximă egală cu 8180
kg model (10) Corespunzător pentru masa proprie a autovehiculului ( mo ) se constată că avem
o tendinţă de creştere a valorilor către valoarea superioară Intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă de 4000 kg model (2) (6) şi valoarea maximă de 8180 kg model (10)
Masa totală a autovehiculului variază icircn limite destul de largi valoarea minimă fiind de
11820 kg model (3) iar cea maximă fiind egală cu 16000 kg model (9) Icircncărcarea pe puntea faţă
se caracterizează prin faptul că valorile pentru acest parametru sunt uniform distribuite pe
intervalul de variaţie Valoarea minimă este de 3853 kg model (3) iar valoarea maximă este de
6080 kg model (9)
Tab 12 ndash Parametrii masici ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nrcrt Denumire autovehicul
mun
[kg]
mo
[kg]
man
[kg]
m1
[kg]
m2
[kg]
m1
[]
m2
[]
ηu
1 ROMAN 10215 F 7800 8120 1592
0
6050 9870 38 62 104
2 MAN 14225 LRC 8000 4000 1200
0
4200 8000 35 667 05
3 MACK FrE3-210 7800 4020 1182
0
3853 7938 326 672 052
Pagina 7 din 70
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Autocamioanele mai noi sunt echipate cu sisteme ABS ( Anti-Lock Brake System ) model
(4) (7) (8) sau cu sistem de fracircnare tip EBS model (3) Prezenţa acestor sisteme constituie un
avantaj important pentru aceste modele comparativ cu cele care nu au acest sistem
Pentru majoritatea modelelor avem că pe faţă se utilizează discuri ventilate de diverse
diametre 380 mm rarr model (2) iar pe puntea spate avem fracircnă cu tambur O altă particularitate
corespunzătoare pentru sistemul de fracircnare este aceea că fracircna de serviciu prezintă o acţionare
pneumatică pe toate roţile iar fracircna de ajutor acţionează numai pe roţile punţii spate model (2)
(4) (5) (8)
bull Ambreiajul
Icircn prezent o utilizare largă o au ambreiajele hidraulice model (3) monodisc sau ambreiaje
monodisc din azbest cu control hidropneumatic model (2) (5) Icircn ultimii ani constructorii au căutat
să obţină o icircmbunătăţire a performanţelor ambreiajelor icircncercacircnd să evite eventualele probleme
tehnice (patinarea ambreiajului datorită ruperii arcurilor de presiune pătrunderea unui lubrifiant la
garnitura de fricţiune) prin utilizarea unor componente mai performante Aceasta se impune
datorită faptului că elementele ambreiajului sunt intens solicitate atacirct termic cacirct şi mecanic icircn
timpul cuplărilor şi decuplărilor repetate apare o puternică icircncălzire a discurilor ( 120˚C divide 150ordm C )
astfel icircncacirct are loc degradarea materialelor de fricţiune deformarea plăcilor de presiune se pierd
proprietăţile elastice ale arcurilor de presiune
bull Sistemul de alimentare
La majoritatea modelelor alese rezervorul de combustibil este dreptunghiular iar
capacitatea acestuia variază icircn jurul valorii de 200 l model (2) (7) (5)
O particularitate a sistemelor de alimentare corespunzătoare motoarelor Diesel ce
echipează aceste modele este aceea că pompa de amorsare a sistemului este cea care umple cu
motorină pompa de injecţie icircnainte de pornirea motorului
Icircn general se utilizează pompe de injecţie performante cu control electronic ( EDC ) model
(2) (4) pompe realizate de producători recunoscuţi Bosch model (7) Mercedes-Benz model (5)
După o funcţionare icircndelungată poate avea loc icircmbacirccsirea filtrului de aer ceea ce determină o
creştere a consumului de combustibil lucru ce trebuie evitat
bull Instalaţia electrică
Corespunzător instalaţiei electrice pentru modelele analizate alimentarea se realizează
prin intermediul bateriei de acumulatoare ce poate fi utilizată pentru o alimentare de 12 V model
(3) sau 2 x 12 V 88 Ah model (2) (4) (7) Un aspect important corespunzător pentru bateria de
acumulatoare este acela că nivelul electrolitului icircn baterie trebuie să fie de 10 ndash 15 mm deasupra
plăcilor Un avantaj al alternatoarelor prezente pe modelele mai performante este acela că icircn
componenţa lor este prezent un regulator de tensiune electronic
Pagina 4 din 70
Calculatoarele de bord mai performante au posibilitatea de a avertiza conducătorul auto
atunci cacircnd intensitatea luminii scade odată cu variaţia turaţiei motorului datorită faptului că
bateria de acumulatoare este descărcată sau sulfatată
bull Anvelope
Pentru majoritatea modelelor analizate se utilizează anvelope radiale de diverse
dimensiuni 265 70 R model (4) (5) (8) sau 285 70 R model (2) se preferă utilizarea
anvelopelor radiale ca urmare a avantajelor importante ale acestora o rezistenţă mai mare la
deviere astfel icircncacirct avem un răspuns mai rapid la comenzile volanului o durabilitate mai mare O
altă particularitate foarte importantă a acestor anvelope este elasticitatea mai pronunţată şi astfel
confortul sporit la deplasări pe distanţe mari
Analiza parametrilor dimensionali
Icircn cadrul analizei parametrilor dimensionali vor fi analizaţi următorii parametrii dimensionali
exteriori
Dimensiuni de gabarit lungimea totală (La) lăţimea totală (la) şi icircnălţimea totală (Ha)
Dimensiuni care reflectă organizarea autovehiculului ampatamentul (L) ecartamentul
roţilor faţă spate (E1E2) consola faţă (C1) şi consola spate (C2)
Dimensiuni care reflectă capacitatea de trecere a autocamionului garda la sol( h )
Icircn analiza parametrilor dimensionali corespunzător pentru cele trei grupe de dimensiuni se
pot face următoarele precizări lungimea maximă a autovehiculului (La) variază icircntr-un interval
relativ larg cuprins icircntre 7050 mm şi 12123 mm Se observă că valorile acestui parametru
dimensional au o tendinţă de creştere Toate valorile intermediare sunt orientate către valoarea
maximă a parametrului (La) Diferenţele relativ mari de lungime dintre modele model (2) (6) (8)
scot icircncă o dată icircn evidenţă destinaţia acestor autovehicule şi anume transportul de diverse bunuri
Lăţimea (la) variază icircn jurul valorii de 2450 divide 2500 mm intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă 2280 mm model (8) şi cea maximă de 2845 mm model (9)
Icircn ceea ce priveşte valorile corespunzătoare pentru icircnălţimea maximă a autovehiculului
(Ha) se constată că valoarea medie este de 2500 mm iar intervalul de variaţie este cuprins icircntre
2400 mm şi 2888 mm Această variaţie a icircnălţimii poate fi justificată prin larga utilizare a acestor
modele de autovehicule
Icircn categoria dimensiunilor de organizare un prim parametru dimensional este
ampatamentul (L)
Valoarea minimă pentru acesta este 3500 mm iar cea maximă este de 6500 mm Şi icircn
acest caz se constată o tendinţă de creştere a valorilor de la un model la altul acestea fiind
orientate spre valoarea maximă corespunzătoare modelului (8)
Pagina 5 din 70
Dimensiunile corespunzătoare pentru ecartamentul faţă variază icircn jurul valorii de 1900 mm
capetele intervalului fiind reprezentate de valoarea minimă de 1896 mm model (8) respectiv cea
maximă de 1975 mm model (5) Pentru ecartamentul spate valorile sunt mai reduse acestea
variind icircntre 1720 mm model (2) şi 1835 mm model (5)
Referitor la valorile pentru consola faţă (C1) putem spune că avem un interval de variaţie
relativ mic cuprins icircntre 1225 mm model (2) şi 1440 mm model (5) Se observă că valorile sunt
distribuite către limita superioară a intervalului de variaţie Pentru consola spate (C2) avem valori
cuprinse icircntre valoarea minimă de 2150 mm şi valoarea maximă egală cu 4225 mm model (8)
Parametrul dimensional corespunzător pentru capacitatea de trecere este garda la sol
( h ) Nu se poate face o apreciere foarte calitativă a variaţiei acestui parametru ca urmare a
numărului mic de valori de la modelele similare considerate Valoarea minimă a intervalului de
variaţie este cea de 184 mm model (5) iar cea maximă corespunde modelului (9) şi este de 330
mm
Valorile acestor parametrii pentru modele similare alese sunt centralizate icircn tabelul 11
Tab 11 Parametrii dimensionali ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nr
crt
Denumire
autovehicul
Dimensiuni de gabarit
[mm]
Organizare
[ mm ]
Garda la
sol
[mm]
La la Ha L E1E2 C1 C2 h
1 ROMAN 10215 F 8200 2500 3540 4500 2050176
1
1366 2505 325
2 MAN 14 225 LRC 7050 2450 2546 3675 1960172
0
1225 2150 -
3 MACK Fr E3-210 - - - 3848 - - - -
4 IVECO ML 120 E18 9970 2300 2665 5670 1930174
5
1290 3000 206
5 MB Atego 1228 L 9665 2500 2650 5360 1975183
5
1440 2685 184
6 SCANIA P94GB 7400 2510 2400 - - - - -
7 VOLVO FL 612-210 10400 2290 2490 5800 - 1405 3200 -
8 RENAULT M 25012 C 12123 2280 2708 6500 1896178
2
1278 4225 235
9 ROMAN 16 215-F 8200 2845 2845 3500 2050176
0
1500 3200 330
10 STEYR 18 S 26P49 8665 2300 2888 4900 1940174 1310 2455 310
Pagina 6 din 70
0
Analiza parametrilor masici
Icircn acest paragraf se analizează următorii parametrii masici
Masa utilă nominală ( mun ) care reprezintă capacitatea maximă de icircncărcare a furgonului
montat pe autoşasiu
Masa proprie ( mo ) care reprezintă masa autoşasiului carosat cu furgon
Masa totală maximă constructivă ( man ) care reprezintă suma primelor două mase
menţionate mai sus
man = mo + mun ( 11 )
Repartiţia statică a masei totale pe cele două punţi ale autocamionului ( m1 şi m2 )
Masa raportată care icircn cazul autovehiculelor care transportă marfă se determină cu
relaţia
ηu = mo ∕ mun ( 12 )
şi poartă denumirea de coeficientul sarcinii utile (coeficient de tară)
Valorile centralizate pentru aceşti parametrii masici sunt trecute icircn tabelul 12
Un prim parametru masic analizat este masa utilă maximă constructivă ( mun ) Intervalul
de variaţie este cuprins icircntre valoarea minimă de 7540 kg model (5) şi cea maximă egală cu 8180
kg model (10) Corespunzător pentru masa proprie a autovehiculului ( mo ) se constată că avem
o tendinţă de creştere a valorilor către valoarea superioară Intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă de 4000 kg model (2) (6) şi valoarea maximă de 8180 kg model (10)
Masa totală a autovehiculului variază icircn limite destul de largi valoarea minimă fiind de
11820 kg model (3) iar cea maximă fiind egală cu 16000 kg model (9) Icircncărcarea pe puntea faţă
se caracterizează prin faptul că valorile pentru acest parametru sunt uniform distribuite pe
intervalul de variaţie Valoarea minimă este de 3853 kg model (3) iar valoarea maximă este de
6080 kg model (9)
Tab 12 ndash Parametrii masici ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nrcrt Denumire autovehicul
mun
[kg]
mo
[kg]
man
[kg]
m1
[kg]
m2
[kg]
m1
[]
m2
[]
ηu
1 ROMAN 10215 F 7800 8120 1592
0
6050 9870 38 62 104
2 MAN 14225 LRC 8000 4000 1200
0
4200 8000 35 667 05
3 MACK FrE3-210 7800 4020 1182
0
3853 7938 326 672 052
Pagina 7 din 70
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Calculatoarele de bord mai performante au posibilitatea de a avertiza conducătorul auto
atunci cacircnd intensitatea luminii scade odată cu variaţia turaţiei motorului datorită faptului că
bateria de acumulatoare este descărcată sau sulfatată
bull Anvelope
Pentru majoritatea modelelor analizate se utilizează anvelope radiale de diverse
dimensiuni 265 70 R model (4) (5) (8) sau 285 70 R model (2) se preferă utilizarea
anvelopelor radiale ca urmare a avantajelor importante ale acestora o rezistenţă mai mare la
deviere astfel icircncacirct avem un răspuns mai rapid la comenzile volanului o durabilitate mai mare O
altă particularitate foarte importantă a acestor anvelope este elasticitatea mai pronunţată şi astfel
confortul sporit la deplasări pe distanţe mari
Analiza parametrilor dimensionali
Icircn cadrul analizei parametrilor dimensionali vor fi analizaţi următorii parametrii dimensionali
exteriori
Dimensiuni de gabarit lungimea totală (La) lăţimea totală (la) şi icircnălţimea totală (Ha)
Dimensiuni care reflectă organizarea autovehiculului ampatamentul (L) ecartamentul
roţilor faţă spate (E1E2) consola faţă (C1) şi consola spate (C2)
Dimensiuni care reflectă capacitatea de trecere a autocamionului garda la sol( h )
Icircn analiza parametrilor dimensionali corespunzător pentru cele trei grupe de dimensiuni se
pot face următoarele precizări lungimea maximă a autovehiculului (La) variază icircntr-un interval
relativ larg cuprins icircntre 7050 mm şi 12123 mm Se observă că valorile acestui parametru
dimensional au o tendinţă de creştere Toate valorile intermediare sunt orientate către valoarea
maximă a parametrului (La) Diferenţele relativ mari de lungime dintre modele model (2) (6) (8)
scot icircncă o dată icircn evidenţă destinaţia acestor autovehicule şi anume transportul de diverse bunuri
Lăţimea (la) variază icircn jurul valorii de 2450 divide 2500 mm intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă 2280 mm model (8) şi cea maximă de 2845 mm model (9)
Icircn ceea ce priveşte valorile corespunzătoare pentru icircnălţimea maximă a autovehiculului
(Ha) se constată că valoarea medie este de 2500 mm iar intervalul de variaţie este cuprins icircntre
2400 mm şi 2888 mm Această variaţie a icircnălţimii poate fi justificată prin larga utilizare a acestor
modele de autovehicule
Icircn categoria dimensiunilor de organizare un prim parametru dimensional este
ampatamentul (L)
Valoarea minimă pentru acesta este 3500 mm iar cea maximă este de 6500 mm Şi icircn
acest caz se constată o tendinţă de creştere a valorilor de la un model la altul acestea fiind
orientate spre valoarea maximă corespunzătoare modelului (8)
Pagina 5 din 70
Dimensiunile corespunzătoare pentru ecartamentul faţă variază icircn jurul valorii de 1900 mm
capetele intervalului fiind reprezentate de valoarea minimă de 1896 mm model (8) respectiv cea
maximă de 1975 mm model (5) Pentru ecartamentul spate valorile sunt mai reduse acestea
variind icircntre 1720 mm model (2) şi 1835 mm model (5)
Referitor la valorile pentru consola faţă (C1) putem spune că avem un interval de variaţie
relativ mic cuprins icircntre 1225 mm model (2) şi 1440 mm model (5) Se observă că valorile sunt
distribuite către limita superioară a intervalului de variaţie Pentru consola spate (C2) avem valori
cuprinse icircntre valoarea minimă de 2150 mm şi valoarea maximă egală cu 4225 mm model (8)
Parametrul dimensional corespunzător pentru capacitatea de trecere este garda la sol
( h ) Nu se poate face o apreciere foarte calitativă a variaţiei acestui parametru ca urmare a
numărului mic de valori de la modelele similare considerate Valoarea minimă a intervalului de
variaţie este cea de 184 mm model (5) iar cea maximă corespunde modelului (9) şi este de 330
mm
Valorile acestor parametrii pentru modele similare alese sunt centralizate icircn tabelul 11
Tab 11 Parametrii dimensionali ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nr
crt
Denumire
autovehicul
Dimensiuni de gabarit
[mm]
Organizare
[ mm ]
Garda la
sol
[mm]
La la Ha L E1E2 C1 C2 h
1 ROMAN 10215 F 8200 2500 3540 4500 2050176
1
1366 2505 325
2 MAN 14 225 LRC 7050 2450 2546 3675 1960172
0
1225 2150 -
3 MACK Fr E3-210 - - - 3848 - - - -
4 IVECO ML 120 E18 9970 2300 2665 5670 1930174
5
1290 3000 206
5 MB Atego 1228 L 9665 2500 2650 5360 1975183
5
1440 2685 184
6 SCANIA P94GB 7400 2510 2400 - - - - -
7 VOLVO FL 612-210 10400 2290 2490 5800 - 1405 3200 -
8 RENAULT M 25012 C 12123 2280 2708 6500 1896178
2
1278 4225 235
9 ROMAN 16 215-F 8200 2845 2845 3500 2050176
0
1500 3200 330
10 STEYR 18 S 26P49 8665 2300 2888 4900 1940174 1310 2455 310
Pagina 6 din 70
0
Analiza parametrilor masici
Icircn acest paragraf se analizează următorii parametrii masici
Masa utilă nominală ( mun ) care reprezintă capacitatea maximă de icircncărcare a furgonului
montat pe autoşasiu
Masa proprie ( mo ) care reprezintă masa autoşasiului carosat cu furgon
Masa totală maximă constructivă ( man ) care reprezintă suma primelor două mase
menţionate mai sus
man = mo + mun ( 11 )
Repartiţia statică a masei totale pe cele două punţi ale autocamionului ( m1 şi m2 )
Masa raportată care icircn cazul autovehiculelor care transportă marfă se determină cu
relaţia
ηu = mo ∕ mun ( 12 )
şi poartă denumirea de coeficientul sarcinii utile (coeficient de tară)
Valorile centralizate pentru aceşti parametrii masici sunt trecute icircn tabelul 12
Un prim parametru masic analizat este masa utilă maximă constructivă ( mun ) Intervalul
de variaţie este cuprins icircntre valoarea minimă de 7540 kg model (5) şi cea maximă egală cu 8180
kg model (10) Corespunzător pentru masa proprie a autovehiculului ( mo ) se constată că avem
o tendinţă de creştere a valorilor către valoarea superioară Intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă de 4000 kg model (2) (6) şi valoarea maximă de 8180 kg model (10)
Masa totală a autovehiculului variază icircn limite destul de largi valoarea minimă fiind de
11820 kg model (3) iar cea maximă fiind egală cu 16000 kg model (9) Icircncărcarea pe puntea faţă
se caracterizează prin faptul că valorile pentru acest parametru sunt uniform distribuite pe
intervalul de variaţie Valoarea minimă este de 3853 kg model (3) iar valoarea maximă este de
6080 kg model (9)
Tab 12 ndash Parametrii masici ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nrcrt Denumire autovehicul
mun
[kg]
mo
[kg]
man
[kg]
m1
[kg]
m2
[kg]
m1
[]
m2
[]
ηu
1 ROMAN 10215 F 7800 8120 1592
0
6050 9870 38 62 104
2 MAN 14225 LRC 8000 4000 1200
0
4200 8000 35 667 05
3 MACK FrE3-210 7800 4020 1182
0
3853 7938 326 672 052
Pagina 7 din 70
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Dimensiunile corespunzătoare pentru ecartamentul faţă variază icircn jurul valorii de 1900 mm
capetele intervalului fiind reprezentate de valoarea minimă de 1896 mm model (8) respectiv cea
maximă de 1975 mm model (5) Pentru ecartamentul spate valorile sunt mai reduse acestea
variind icircntre 1720 mm model (2) şi 1835 mm model (5)
Referitor la valorile pentru consola faţă (C1) putem spune că avem un interval de variaţie
relativ mic cuprins icircntre 1225 mm model (2) şi 1440 mm model (5) Se observă că valorile sunt
distribuite către limita superioară a intervalului de variaţie Pentru consola spate (C2) avem valori
cuprinse icircntre valoarea minimă de 2150 mm şi valoarea maximă egală cu 4225 mm model (8)
Parametrul dimensional corespunzător pentru capacitatea de trecere este garda la sol
( h ) Nu se poate face o apreciere foarte calitativă a variaţiei acestui parametru ca urmare a
numărului mic de valori de la modelele similare considerate Valoarea minimă a intervalului de
variaţie este cea de 184 mm model (5) iar cea maximă corespunde modelului (9) şi este de 330
mm
Valorile acestor parametrii pentru modele similare alese sunt centralizate icircn tabelul 11
Tab 11 Parametrii dimensionali ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nr
crt
Denumire
autovehicul
Dimensiuni de gabarit
[mm]
Organizare
[ mm ]
Garda la
sol
[mm]
La la Ha L E1E2 C1 C2 h
1 ROMAN 10215 F 8200 2500 3540 4500 2050176
1
1366 2505 325
2 MAN 14 225 LRC 7050 2450 2546 3675 1960172
0
1225 2150 -
3 MACK Fr E3-210 - - - 3848 - - - -
4 IVECO ML 120 E18 9970 2300 2665 5670 1930174
5
1290 3000 206
5 MB Atego 1228 L 9665 2500 2650 5360 1975183
5
1440 2685 184
6 SCANIA P94GB 7400 2510 2400 - - - - -
7 VOLVO FL 612-210 10400 2290 2490 5800 - 1405 3200 -
8 RENAULT M 25012 C 12123 2280 2708 6500 1896178
2
1278 4225 235
9 ROMAN 16 215-F 8200 2845 2845 3500 2050176
0
1500 3200 330
10 STEYR 18 S 26P49 8665 2300 2888 4900 1940174 1310 2455 310
Pagina 6 din 70
0
Analiza parametrilor masici
Icircn acest paragraf se analizează următorii parametrii masici
Masa utilă nominală ( mun ) care reprezintă capacitatea maximă de icircncărcare a furgonului
montat pe autoşasiu
Masa proprie ( mo ) care reprezintă masa autoşasiului carosat cu furgon
Masa totală maximă constructivă ( man ) care reprezintă suma primelor două mase
menţionate mai sus
man = mo + mun ( 11 )
Repartiţia statică a masei totale pe cele două punţi ale autocamionului ( m1 şi m2 )
Masa raportată care icircn cazul autovehiculelor care transportă marfă se determină cu
relaţia
ηu = mo ∕ mun ( 12 )
şi poartă denumirea de coeficientul sarcinii utile (coeficient de tară)
Valorile centralizate pentru aceşti parametrii masici sunt trecute icircn tabelul 12
Un prim parametru masic analizat este masa utilă maximă constructivă ( mun ) Intervalul
de variaţie este cuprins icircntre valoarea minimă de 7540 kg model (5) şi cea maximă egală cu 8180
kg model (10) Corespunzător pentru masa proprie a autovehiculului ( mo ) se constată că avem
o tendinţă de creştere a valorilor către valoarea superioară Intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă de 4000 kg model (2) (6) şi valoarea maximă de 8180 kg model (10)
Masa totală a autovehiculului variază icircn limite destul de largi valoarea minimă fiind de
11820 kg model (3) iar cea maximă fiind egală cu 16000 kg model (9) Icircncărcarea pe puntea faţă
se caracterizează prin faptul că valorile pentru acest parametru sunt uniform distribuite pe
intervalul de variaţie Valoarea minimă este de 3853 kg model (3) iar valoarea maximă este de
6080 kg model (9)
Tab 12 ndash Parametrii masici ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nrcrt Denumire autovehicul
mun
[kg]
mo
[kg]
man
[kg]
m1
[kg]
m2
[kg]
m1
[]
m2
[]
ηu
1 ROMAN 10215 F 7800 8120 1592
0
6050 9870 38 62 104
2 MAN 14225 LRC 8000 4000 1200
0
4200 8000 35 667 05
3 MACK FrE3-210 7800 4020 1182
0
3853 7938 326 672 052
Pagina 7 din 70
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
0
Analiza parametrilor masici
Icircn acest paragraf se analizează următorii parametrii masici
Masa utilă nominală ( mun ) care reprezintă capacitatea maximă de icircncărcare a furgonului
montat pe autoşasiu
Masa proprie ( mo ) care reprezintă masa autoşasiului carosat cu furgon
Masa totală maximă constructivă ( man ) care reprezintă suma primelor două mase
menţionate mai sus
man = mo + mun ( 11 )
Repartiţia statică a masei totale pe cele două punţi ale autocamionului ( m1 şi m2 )
Masa raportată care icircn cazul autovehiculelor care transportă marfă se determină cu
relaţia
ηu = mo ∕ mun ( 12 )
şi poartă denumirea de coeficientul sarcinii utile (coeficient de tară)
Valorile centralizate pentru aceşti parametrii masici sunt trecute icircn tabelul 12
Un prim parametru masic analizat este masa utilă maximă constructivă ( mun ) Intervalul
de variaţie este cuprins icircntre valoarea minimă de 7540 kg model (5) şi cea maximă egală cu 8180
kg model (10) Corespunzător pentru masa proprie a autovehiculului ( mo ) se constată că avem
o tendinţă de creştere a valorilor către valoarea superioară Intervalul de variaţie este cuprins icircntre
valoarea minimă de 4000 kg model (2) (6) şi valoarea maximă de 8180 kg model (10)
Masa totală a autovehiculului variază icircn limite destul de largi valoarea minimă fiind de
11820 kg model (3) iar cea maximă fiind egală cu 16000 kg model (9) Icircncărcarea pe puntea faţă
se caracterizează prin faptul că valorile pentru acest parametru sunt uniform distribuite pe
intervalul de variaţie Valoarea minimă este de 3853 kg model (3) iar valoarea maximă este de
6080 kg model (9)
Tab 12 ndash Parametrii masici ai modelelor similare alese [5] [6] [7]
Nrcrt Denumire autovehicul
mun
[kg]
mo
[kg]
man
[kg]
m1
[kg]
m2
[kg]
m1
[]
m2
[]
ηu
1 ROMAN 10215 F 7800 8120 1592
0
6050 9870 38 62 104
2 MAN 14225 LRC 8000 4000 1200
0
4200 8000 35 667 05
3 MACK FrE3-210 7800 4020 1182
0
3853 7938 326 672 052
Pagina 7 din 70
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
4 IVECO ML 120E18 7810 4190 1200
0
4400 8480 366 706 054
5 MBAtego 1228 L 7540 4450 1199
0
4900 8100 409 675 059
6 SCANIA P94GB 8000 4000 1200
0
- - - - 05
7 VOLVO FL 612-210 7850 4150 1200
0
4700 7800 392 65 053
8 RENAULT M 25012 C 7698 4855 1200
0
4360 8240 363 687 063
9 ROMAN 16 215 - F 7670 8330 1600
0
6080 9920 38 62 108
10 STEYR 18S26 P49 8180 7320 1550
0
- - - - 090
La icircncărcarea pe puntea spate valorile sunt mai mari şi se observă o tendinţă de creştere
către valoarea superioară a intervalului Intervalul este cuprins icircntre 7800 kg model (7) şi 9920 kg
model (9) Corespunzător pentru repartizarea procentuală a maselor pe cele două punţi se
observă că valorile atacirct pentru puntea faţă cacirct şi pentru puntea spate sunt orientate către limita
superioară a intervalului de variaţie
Pentru autovehiculele utilitare se foloseşte şi un parametru specific denumit coeficientul
sarcinii utile (coeficient de tară) Din valorile centralizate icircn tabelul 12 rezultă că majoritatea
modelelor similare alese au acest parametru situat icircn jurul valorii de ηu = 05 divide 06
15 Analiza parametrilor energetici
Parametrii energetici analizaţi sunt cilindreea motorului (Vh) raportul de comprimare (ε)
puterea maximă a motorului (Pmax) şi turaţia corespunzătoare (np) momentul maxim al motorului
(Mmax) şi turaţia corespunzătoare (nm) La aceşti parametrii se adaugă şi un parametru raportat
denumit rdquoputere specificărdquo (Psp) definit de relaţia
Psp = Pmax ∕ ma [kW ∕ t] ( 13)
Valorile acestor parametrii sunt centralizate in tabelul 13
Pentru analiza parametrilor energetici referitor la numărul de cilindrii icircn general avem că
modelele analizate sunt echipate cu motoare avacircnd şase cilindrii model (2) (4) (5) Amplasarea
cilindrilor pentru aceste modele este una icircn linie
Pagina 8 din 70
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Icircn ceea ce priveşte capacitatea cilindrică avem că intervalul de variaţie este delimitat de
valoarea minimă de 5480 cmsup3 model (7) respectiv de cea maximă egală cu 10344 cmsup3 model (1)
(2) (9)
Valorile pentru raportul de comprimare variază icircn jurul raportului 181 model (1) (2) (8) şi
se poate observa că ele sunt uniform distribuite pe intervalul de variaţie Intervalul de variaţie
corespunzător pentru puterea maximă este cuprins icircntre valoarea minimă de 154 kW model (3)
(7) şi valoarea maximă egală cu 205 kW model (5) Se observă că intervalul de variaţie are valori
cuprinse icircn limite destul de restracircnse Corespunzător pentru momentul maximminim se observă o
creştere a valorilor către limita superioară a intervalului de variaţie Valoarea minimă a intervalului
este de 700 N middot m 1200 divide 1300 rpm model (3) (5) (10) la o turaţie redusă iar cea maximă este
de 1100 N middot m 1300 rpm Se observă totodată prezenţa unui cuplu maxim redus ca valoare
model (4) dar la o turaţie destul de ridicată egală cu 1400 rpm
Stabilirea tipului de autocamion pe care se va monta instalaţia frigorifică proiectată
Icircn stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta un prim pas icircl reprezintă alegerea
soluţiei de organizare generală a autovehiculului respectiv Icircn cazul autocamioanelor se consideră
icircn general soluţia clasică de organizare generală şi anume motorul icircn faţă transmisie
longitudinală roţile motoare sunt icircn spate Totodată se consideră soluţia cu cabina avansată
cabina aflacircndu-se peste motor
Corespunzător pentru cabina autovehiculului se consideră o cabină din oţel cu posibilitatea
de icircnclinare sub un anumit unghi şi cu un mecanism de blocare automat a cabinei atunci cacircnd se
află icircntr-o astfel de poziţie Se urmăreşte obţinerea unui confort sporit pentru conducător şi
pasager şi totodată se adoptă o serie de măsuri pentru asigurarea siguranţei acestora ( air ndash bag
semnale sonore pentru icircnchiderea uşilor cabinei pentru punerea centurilor de siguranţă ) şi nu icircn
ultimul racircnd se utilizează o serie de calculatoare electronice de bord care pot furniza informaţii
preţioase referitoare la starea de funcţionare a autovehiculului respectiv
Pagina 9 din 70
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 11 Forma constructivă a autovehiculului pe care se va monta instalaţia frigorifică
proiectată
CAPITOLUL II
DETERMINAREA MĂRIMILOR CARACTERISTICE ALE AUTOVEHICULULUI CARE
SUNT NECESARE LA PROIECTAREA INSTALAŢIEI SPECIALE
Determinarea principalilor parametrii exteriori
Icircn scopul stabilirii dimensiunilor exterioare principale ale autocamionului impus prin temă
se utilizează algoritmul de calcul conform lucrării [2] care presupune parcurgerea următoarelor
etape
Determinarea valorii medii a parametrilor respectivi
= (21)
unde - valoarea parametrului respectiv la modelul ( j ) din tabelul (11)
Nms - numărul total de modele similare la care se cunoaşte valoarea parametrului ( j )
Parametrii care se pot predetermina cu metoda prelucrării statice a datelor de la modelele
similare sunt
dimensiunile de gabarit lungimea (La) lăţimea (la) şi icircnălţimea (Ha)
dimensiunile de organizare ampatamentul (L) ecartament faţă spate(E1 E2)
Pagina 10 din 70
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
parametrii referitori la capacitatea de trecere garda la sol (h) consola faţă(C1) şi consola
spate(C2)
Deoarece metodologia de predeterminare este identică pentru toţi ceilalţi parametrii
obţinuţi datele se centralizează icircntr-un tabel
Pe baza datelor cunoscute şi anume valorile lungimii totale (La) pentru toate modelele
similare se calculează media aritmetică a acestora ( ) cu relaţia
=
unde
Laj - lungimea totală a modelului j
Nms - numărul de modele similare
Introducacircnd valorile (La) se obţine
=
Rezultă = 9074 mm
Determinarea abaterii medii pătratice
Se calculează abaterea medie pătratică empirică cu formula
S x = (22)
Pentru cazul numeric de exemplificat
SL =
Rezultă
SL =
SL = 16122 mm
Stabilirea intervalului de variaţie
= plusmn t(P k ) (23)
unde t(P k) este un parametru ales tabelar funcţie de gradul de probabilitate adoptat (P)
Pagina 11 din 70
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
şi de numărul gradelor de libertate avute la dispoziţie
P = 098
k = Nms-1 (24)
Alegerea valorilor parametrului t se face tabelul (IV) lucrarea [8]
k = Nms-1= 8
t(P k) = t(098 8)= 2896
Se obţine intervalul de icircncredere ILa pentru lungimea totală
ILa = [70443 107036]
4) Alegerea valorii parametrului respectiv din intervalul de variaţie rezultat
x ales Є Ix (25)
Tab 21 ndash
Parametrii
dimensionali
adoptaţi
pentru
autovehiculul
de proiectat
icircn [mm]
Nr
Crt
Parametru
dimensional
Sx t=t(P k) Ix xales
1 La 907423 16124 2896 (70443 -107036) 8170
2 la 241625 13151 2896 (22535 - 25789) 2350
3 Ha 25765 11839 2998 (23816 - 27713) 3500
4 L 498163 100346 2998 (37403 - 62229) 4500
5 E1 194025 349 3365 (18599 - 20206) 1900
6 E2 17705 4998 3365 (16555 - 18856) 1700
7 C1 13276 9086 3143 (11405 - 15147) 1460
8 h 2083 256 3365 ( 1403 - 2764) 330
Icircn ceea ce priveşte lungimea totală a autocamionului s-a ales o valoare către limita
inferioară a intervalului rezultat avacircnd icircn vedere dimensiunile acestui parametru la modelele
similare de fabricaţie romacircnească
( La )ales = 8170 mm
Lăţimea totală a autocamionului are o valoare apropiată de cea medie rezultată de la
modelele similare analizate avacircnd icircn vedere faptul că intervalul de variaţie al acestui parametru
este restracircns
Pagina 12 din 70
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
( la )ales= 2350 mm
Icircnălţimea totală adoptată are o valoare superioară intervalului de icircncredere rezultat de la
modelele similare deoarece autocamionul furgon impus prin temă va fi echipat cu instalaţie
frigorifică care necesită o icircnălţime mai mare decacirct cea a cabinei icircnălţime suplimentară necesară
amplasării grupului motor-condensator amplasat deasupra cabinei
( Ha )ales= 3500 mm
Ampatamentul autocamionului are ca şi lungimea totală o valoare spre limita inferioară a
intervalului rezultat avacircnd icircn vedere faptul că această dimensiune are implicaţii directe asupra
volumului util al furgonului şi deci asupra valorii sarcinii utile transportate De aceea prin mărirea
icircnălţimii totale a autocamionului şi implicit a icircnălţimii furgonului se poate reduce valoarea lungimii
sale totale păstracircnd valoarea volumului util la cea impusă prin temă
( L )ales = 4500 mm
Ecartamentele faţă şi spate au fost adoptate icircn jurul valorii medii de la modelele similare
din aceleaşi considerente menţionate la justificarea alegerii lăţimii totale a autocamionului
( E1E2 )ales = 19701700 mm
Consola faţă adoptată are o valoare legată de cea a motorului dispus longitudinal precum
şi de dimensiunile postului de conducere şi a cabinei
( C1 )ales = 1460 mm
Consola spate are o valoare rezultată din relaţia
( C2 )ales = La ndash ( C1+L )= 8170 ndash (1460+4500) = 2210 mm
Garda la sol adoptată are o valoare asemănătoare cu cea icircntacirclnită la modelele de fabricaţie
romacircnească
( h )ales = 330 mm
Determinarea principalelor caracteristici masice
Determinarea principalilor parametrii masici ai autovehiculului (masa proprie mo şi masa
totală maximă constructivă mu) se face pe baza stabilirii iniţiale a valorii masei raportate (ηu sau
moe) Pentru aceasta pornind de la valorile stabilite la modelele similare alese şi parcurgacircnd
etapele menţionate icircn paragraful 21 rezultă intervalul de icircncredere pentru acest parametru
1) =
= 068
2) Sηu =
Sηu = 023
3) P = 098
Pagina 13 din 70
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
k = 9 t = 2821
I ηu= [ 048 089 ]
Pentru alegerea valorii acestui parametru trebuie să se ţină cont de faptul că la masa
proprie a autocamionului furgon se adaugă şi masa instalaţiei frigorifice şi de aceea valoarea
adoptată trebuie să fie situată la limita superioară a intervalului rezultat
(ηu)ales = 090
Icircn paragraful 11 s-a menţionat faptul că prin temă nu s-a impus parametrul mu (masa utilă
nominală) de aceea pentru orientare s-a ales drept referinţă valoarea masei utile de la modelul 1
Icircn acest sens pentru autocamionul furgon impus prin temă se va adopta această valoare avacircnd icircn
vedere şi faptul că modelul 1 este un autocamion frigorific cu acelaşi volum util ca cel impus prin
temă
(mu)ales = 7800 [kg]
Rezultă acum valoarea masei proprii a autocamionului
mo = ηu mun= 090 7800 = 7020 [kg]
Deci masa totală maximă constructivă a autocamionului va fi
ma = mo+mun=7020 + 7800=14820[kg]
Stabilirea organizării generale şi determinarea dimensiunilor spaţiului util
Icircn scopul stabilirii organizării generale a autocamionului se vor determina icircn prealabil
caracteristicile dimensionale şi masice ale principalelor subansamble care intră icircn componenţa
autovehiculului Icircn tabelul 22 sunt centralizate dimensiunile şi masele acestor subansamble valori
care au fost determinate fie pe baza unor măsurători directe pe modele similare ( de exemplu
caracteristici dimensionale ) fie pe baza recomandărilor din literatura de specialitate [3]
Participaţia masică procentuală aleasă pentru subansamblurile poziţie 1-15 a fost aleasă
către valoarea minimă a intervalului recomandat avacircnd icircn vedere faptul că autocamionul impus
prin temă este carosat cu un furgon izoterm cu instalaţie frigorifică furgon care faţă de un
autocamion clasic cu cutie platformă preia o pondere mare procentuală a masei sale proprii
La stabilirea ponderii procentuale alese (40) s-a avut icircn vedere masa proprie a furgonului
izoterm produs de Automecanica Mediaş care echipează modelul similar (1) şi care are valoarea
de 3000 kg
Tab 22 ndash Parametrii dimensionali şi masici ai principalelor subansamble ce compun
autocamionul
Nr
Crt
Subansamblul Dimensiuni de
gabarit
L x l x h [mm]
Participaţia masică
recomandată []
Participaţia
masică aleasă
[]
Masa
[kg]
1 Motor 1260 x 270 x 540 944 -1175 950 667
Pagina 14 din 70
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
2 Ambreiaj şi SV 630 x 360 x 270 280 - 412 310 218
3 Transmisie
cardanică
Oslash 100 x 3240 06 - 112 062 43
4 Punte faţă
(fără roţi)
Oslash 180 x 1600 401 ndash 437 402 282
5 Punte spate
(fără roţi)
Oslash 300 x 1100 902 - 10 906 636
6 Suspensie faţă
(cu amortizoare)
1350 x 100 x 90 118 ndash 185 125 87
7 Suspensie spate
(cu amortizoare)
1440 x 100 x 270 309 ndash 365 312 219
8 Cadru 7070 x 900 x 250 720 ndash 86 726 509
9 Rotile Oslash 1000 x 300 1112 - 13 1117 785
10 Sistem de
directie
- 068 ndash 097 071 49
11 Sistem de
franare
(fara mecanism
de franare)
- 068 ndash 12 071 49
12 Rezervor de cb
cu conducte
800 x 400 x 300 062 ndash 097 062 43
13 Conducte de
evac
- 062 ndash 105 062 43
14 Echipament
electric
- 109 ndash 155 110 77
15 Cabina 1400 x 2250 x
2270
72 ndash 84 720 505
16 Cutie platforma 6350 x 2350 x
2400
12 ndash 136 40 2808
Σ 100 7800
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere şi a celorlalte componente ale cabinei
autovehiculului o condiţie importantă ce trebuie luată icircn calcul este asigurarea unui confort sporit
pentru conducător şi respectiv pentru pasager Icircn acest sens avem că pentru lăţimea interioară a
cabinei C se adoptă o valoare superioară celei din STAS R 106661-76 deoarece trebuie ca
Pagina 15 din 70
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
distanţa dintre cele două scaune să fie una cacirct mai mare icircn jurul scaunelor să existe un spaţiu
liber apreciabil
Valorile adoptate pentru mărimile e1e2 au fost adoptate superior valorilor din STAS
deoarece conducătorul poate fi o persoană mai corpolentă şi icircn acest caz beneficiind şi de
posibilitatea de reglare a scaunului el poate regla o poziţie mai bună necesară icircn timpul mersului
Distanţa de la partea inferioară a volanului pacircnă la tapiseria inferioară a peretelui din spate al
cabinei m se alege mai mare decacirct valoarea din STAS deoarece icircn general constructorii de
autovehicule au tendinţa de a adăuga icircn cabină o serie de accesorii (umeraşe pentru haine locaş
pentru trusa medicală şa)
Distanţa de la partea inferioară a scaunului pacircnă la podea trebuie sa fie adoptată astfel
icircncacirct aceasta să asigure conducătorului auto o stabilitate şi totodată siguranţă icircn poziţia ocupată icircn
timpul deplasării
Tab 23 Valori standardizate şi adoptate pentru elementele postului de conducere
Nr
crt
Denumire componentă Simbolizar
e
Valoare conform
STAS
[mm]
Valoare
adoptată
[mm]
1 Lăţimea interioară a cabinei
(2 locuri )
C 1250 1600
2 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi spătarul scaunului
e1 370 500
3 Distanţa dintre partea inf a
volanului şi suprafaţa
scaunului
e2 180 230
4 Distanţa dintre partea inf şi
tapiseria inf a peretelui
scaunului
m 600 700
5 Unghiul dintre perna scaunului
şi spătar
α 95˚ 110˚
6 Unghiul de icircnclinare a
suprafeţei
pernei scaunului
β 7˚ 10˚
7 Reglarea longitudinală a
Scaunului
x 100 130
8 Reglarea longitudinală a
Scaunului spre faţă max
y 50 40
9 Reglarea icircnălţimii scaunului yrsquo 80 110
Pagina 16 din 70
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 21 ndash Manechin bidimensional STAS R 10666 3-76
Tab24 ndashDimensiunile manechinelor bidimensionale conform STAS R 10666 3-76
pentru 3 grupe dimensionale reprezentative
Grupa 10 50 90
Dimensiuni
A 390 417 444
B 408 432 458
Corespunzător pentru soluţiile de organizare generală avem că diversele soluţii se obţin icircn
funcţie de anumite criterii
amplasarea motorului pe cadru
poziţia punţii motoare
tipul caroseriei
La stabilirea soluţiei de organizare generală pentru autovehiculul de proiectat se consideră
două soluţii distincte o primă soluţie este cea cu motorul amplasat deasupra punţii faţă şi cu
cabina icircn faţă şi respectiv soluţia cu motor icircn faţă şi cabina avansată
Caroseriile pentru autocamioane se compun din cabina pentru conducător şi din platforma
pentru transportul bunurilor Se consideră obişnuită de tip icircnchis cu geamuri mobile şi avacircnd două
locuri Icircn cazul soluţiei cu motorul amplasat icircn faţă un avantaj este acela că pericolul de
Pagina 17 din 70
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
accidentare a conducătorului auto este mai mic şi astfel se poate opta pentru o cabină cu o
construcţie mult mai uşoară Deoarece această soluţie este caracteristică construcţiilor mai vechi
in prezent la soluţiile des utilizate cu cabina avansată se are icircn vedere realizarea unei construcţii
cu o rigiditate sporită pentru a creşte astfel securitatea conducătorului auto deoarece la aceste
soluţii riscul de accidentare este mai mare Dimensiunile corespunzătoare cabinei trebuie să
asigure un confort sporit şi totodată un acces uşor la diversele comenzi pentru conducătorul
autovehiculului Amplasarea scaunelor pentru şofer şi respectiv pasager trebuie să permită
acestora o vizibilitate perfectă icircn timpul deplasării Totodată trebuie să fie respectate dimensiunile
caracteristice diverselor elemente ale cabinei acestea trebuie să se icircncadreze icircn limitele
prevăzute icircn norme sau cel mult trebuie să aibă o variaţie acceptabilă
Cadrul autovehiculului de proiectat reprezintă acea parte a autovehiculului pe care se
fixează motorul transmisia suspensia caroseria mecanismul de direcţie Corespunzător soluţiei
de organizare adoptate se preferă utilizarea cadrului cu lonjeroane şi traverse
Icircn cazul celor două soluţii considerate poziţia rezervorului de combustibil este aceeaşi
totodată poziţia elementelor interioare ale cabinei de conducere ( poziţia scaunului conducătorului
auto poziţia manechinului) este identică pentru cele două variante de organizare generală
Deoarece autovehiculul de proiectat este destinat transportului de bunuri caroseria
acestuia este una obişnuită avacircnd icircn partea din spate o depăşire mică a cadrului autovehiculului
caroseria poate fi prevăzută cu diverse echipamente speciale ( instalaţii speciale instalaţii
frigorifice) Caroseria autovehiculului este o caroserie icircnchisă fără obloane laterale accesul fiind
posibil numai prin partea din spate Schiţa de organizare generală realizată s-a considerat la o
scară de 131 Faţă de dimensiunile exterioare ale furgonului din tab 22- (6350x2350x2400 mm)
dimensiunile interioare ale acestuia care determină volumul util vor fi
lungimea interioară a furgonului
Lu = 6350 ndash 2 x 80 = 6190 mm
unde s-a adoptat valoarea de 80 mm pentru grosimea peretelui faţă şi a uşii spate a
furgonului
lăţimea interioară a furgonului
lu= 2350 ndash 2 x 80 = 2190 mm
icircn care pereţii laterali stacircnga şi dreapta au grosimea de 80 mm
icircnălţimea interioară a furgonului
hu= 2400 ndash (120 +100) =2180 mm
unde s-a adoptat pentru grosimea podelei valoarea de 120 mm şi pentru plafon valoarea de
100 mm
Rezultă volumul util al furgonului
Vu=Lu x lu x hu= 619 x 219 x 218=2955 m3
valoare foarte apropiată de cea impusă prin temă
Pagina 18 din 70
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
24 Determinarea poziţiei centrului de masă şi al icircncărcărilor statice la punţi Alegerea
pneurilor
Pentru determinarea poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon icircn tab25 sunt
centralizate valorile poziţiilor centrelor de masă ale principalelor subansamble care intră icircn
componenţa autovehiculului Poziţia acestor centre de masă a fost stabilită faţă de sistemul de axe
(X0Z) arătat icircn planşa 1
Valorile poziţiei centrului de greutate ale autovehiculului au fost determinate cu relaţiile
=
= (26)
icircn care sunt poziţiile centrului de masă ale subansamblului faţă de sistemul de axe
ales iar mi este masa subansamblului respectiv
Deci coordonatele poziţiei centrului de greutate al autocamionului furgon gol faţă de
sistemul de axe ales este
=2470 mm
=1394 mm
Tab25 ndash Determinarea pozitiei centrului de masa al autocamionului furgon gol
Nr
Crt
Subansamblul mi
(kg)
xi
(mm)
zi
(mm)
mixi
(kgmm)
mizi
(kgmm)
1 Motor 667 -700 1140 -466900 760380
2 Ambreiaj+Schimbator
viteza
218 260 790 56680 172220
3 Transmisie cardanica 43 2020 640 86860 27520
4 Punte fata
(inclusiv roti)
542 0 500 0 271000
5 Punte spate 1015 4500 500 4567500 507500
Pagina 19 din 70
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
(incusiv roti)
6 Suspensie fata
(cu amortizoare)
87 0 600 0 52200
7 Suspensie spate 219 4500 650 985500 142350
8 Şasiu echipat 687 2760 780 1896120 535860
9 Roata de rezerva cu
suport
151 5800 460 875800 69460
10 Rezervor de combustibil 43 1580 780 67940 33540
11 Cabina echipata 540 -640 1500 -345600 810000
12 Furgon 2808 3425 2280 9617400 6402240
17341300 9784270
Pentru determinarea coordonatelor locului geometric al autovehiculului complet icircncărcat se
consideră că sarcina utilă Gu=7800 daN este uniform repartizată icircn volumul util al furgonului deci
centrul ei de greutate va coincide cu cel al furgonului
Rezultă
mm
mm
Icircncărcările statice la cele doua punţi ale autovehiculului corespunzătoare celor două stări
de icircncărcare ale autocamionului furgon se determină cu relaţiile
Pentru autocamionul gol
G = daN (45 )
G = daN (55)
Pentru autocamionul complet icircncărcat
G daN (34)
Pagina 20 din 70
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
G daN (66)
Cunoscacircnd aceste valori ale icircncărcărilor statice se pot determina acum valorile
icircncărcărilor maxime pe pneuri la cele două punţi
(G1p)max = daN
(G2p)max = daN
Se constată astfel apropierea icircntre icircncărcările statice de la pneurile faţă şi spate ale
autocamionului furgon
Corespunzător icircncărcării maxime pe pneu şi tinacircnd cont de marimea şi tipul anvelopelor
montate pe modelele similare analizate din lucrarea [9] se alege tipodimensiunea de anvelopa
1000 R 20
cu următorii parametrii dimensionali şi de exploatare
lăţimea secţiunii Bu=275 mm
diametrul exterior De=1052 mm
raza statică rs=486 mm
raza de rulare rr=511 mm
indice de sarcină
146 (3000kg) pentru pneul montat simplu
143 (2725kg) pentru pneul montat jumelat
presiunea aerului
la puntea faţă pa1 = 83 bari
la puntea spate pa2 = 76 bari
- simbol de viteză J (Vmax 100 kmh)
Determinarea puterii maxime necesare motorului din condiţia de viteză maximă la
deplasarea autovehiculului icircn palier Alegerea motorului
Pentru parametrii iniţiali daţi prin temă se numără şi viteza maximă la deplasarea
autovehiculului complet icircncărcat icircn palier
Vmax 100 kmh
Puterea motorului corespunzătoare acestei viteze maxime la deplasarea icircn palier este
dată de relaţia
[kW] (27)
icircn care f(Vmax) este valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor la viteza
Pagina 21 din 70
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
maximă
k - coeficientul aerodinamic al autovehiculului
A - aria secţiunii transversale maxime a autovehiculului
ηt - randamentul transmisiei
Pentru determinarea coeficientului de rezistenţă la rulare a pneurilor se utilizează relaţia
(28)
icircn care f0 f01 si f02 sunt coeficienţi aleşi icircn funcţie de tipodimensiunea anvelopei utilizate
Pentru anvelopa aleasă 1000 R20 din lucrarea [3] rezultă
4 91 middot 10-6
Deci
Coeficientul aerodinamic k se determină cu relaţia
k = 006125∙c [kgm3] (29)
unde c este coeficientul de rezistenţă al aerului coeficient ce se adoptă icircn funcţie de forma
profilului părţii frontale a autovehiculului
c =055[4]
Deci k = 006125 ∙055 0034 kgm3
Pentru determinarea ariei secţiunii transversale maxime se poate utiliza relaţia
(210)
unde hb- este icircnălţimea de amplasare a barei de protecţie faţă (hb=600 mm)
Np ndash numărul de pneuri (Np=4)
Deci =(35-36)∙235+4∙0275∙06 75 m2
Pentru adoptarea valorii randamentului transmisiei se utilizează recomandarile existente icircn
lucrarea [3] ţinacircnd cont de tipul autovehiculului şi de formula roţilor (4 x 2)
Rezultă puterea maximă necesară motorului corespunzătoare vitezei maxime impusă
Puterea maximă a motorului se determină cu relaţia
Pagina 22 din 70
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
=
(211)
icircn care sunt coeficienţi de formă ai caracteristicii exterioare a motorului
corespunzători zonei de turaţii icircnalte
iar
ξ = (212)
este un coeficient ce se poate adopta pentru cazul autovehiculului echipat cu
motor Diesel la valoarea = 1
Icircn această situaţie
iar puterea maximă necesară motorului este aceeaşi cu cea necesară la viteza maximă
impusă
Deci
Puterea maximă a motorului care echipeaza modelul de referinţă (1) are valoarea
Pmax=158 kW iar puterea specifică Psp=992 kWt
Adoptacircnd şi pentru autovehiculul impus prin temă o valoare a puterii specifice
Psp 10 kWt
rezulta noua valoare a puterii maxime a motorului
Pmaxrsquo =(Psp)aleasama= 1014820 148 kW
Deci o valoare apropiată de cea a motorului ce echipează acest model similar romacircnesc
Rezultă icircn final că pentru autovehiculul impus prin temă se poate alege motorul tip
D2156HMN8 care prezintă următorii parametrii [7]
număr cilindrii 6 in linie
alezaj 121 mm
cursa 150 mm
cilindreea 10344 cm3
raport compresie 171
puterea nominală - DIN 70020 158 kW (215 CP)2200 rpm
Pagina 23 din 70
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
- ISO 1585 140 kW (190 CP)2200 rpm
CAPITOLUL 3
STUDIUL TEHNIC AL SOLUŢIILOR POSIBILE PENTRU INSTALAŢIA FRIGORIFICĂ
31 Introducere
Volumul mărfurilor transportate cu autovehicule echipate cu agregate frigorifice are o
pondere icircnsemnată icircn volumul total de mărfuri transportate cu mijloace auto icircn trafic intern şi
internaţional
Parcul auto din ţara noastră este diversificat de la autofrigorifice cu sarcină şi volum util
reduse folosite pe distanţe scurte de regulă in interiorul oraşelor pacircnă la autofrigorifice cu sarcină
si volum util foarte marri utilizate pe distanţe medii si lungi in traficul urban si internaţional
Agregatele frigorifice cu care sunt echipate autovehiculele frigorifice au rolul de a realiza si
menţine o temperatură constantă in interioarul caroseriei izoterme in timpul transportului sau
staţionării indiferent de temperatura mediului ambiant
Temperatura care trebuie asigurată este in funcţie de natura si felul produselor
transportate in domeniul sub zero grade deasupra lui zero grade Celsius
Exigenţa privind fiabilitatea agregatului frigorific din dotarea autofrigorificelor este impusă
de condiţiile tehnico-sanitare biologice si comerciale foarte severe referitoare la transportul
produselor alimentare perisabile De aceea aceste utilaje frigorifice trebuie sa aibă o foarte mare
fiabilitate avacircnd in vedere atacirct cantitatea de marfa transportată cacirct şi distanţa pacircnă la destinaţie
unde marfa trebuie predată la parametrii prevazuţi in comanda şi contactul de transport
Pentru a asigura transportul mărfii la temperatura cerută prin comanda de transport
agentul frigorific trebuie sa fie intr-o permanentă stare de funcţionare iar caroseria izotermă
trebuie să indeplineasca condiţiile de transfer al căldurii şi etanşeitate
Autovehiculele frigorifice care efectuează transportul de produse perisabile in trafic
internaţional trebuie să corespundă cerinţelor impuse de ldquo Acordul referitor la transporturile
internaţionale de produse perisabile şi la autovehiculele speciale utilizate pentru aceste
transporturirdquo (prescurtat ATP) icircncheiat la Geneva la 1 septembrie 1970 la care a aderat şi
Romacircnia
Pagina 24 din 70
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Instalaţia frigorifică ce urmează a fi proiectată conform temei de proiect va fi montată pe un
autocamion cu furgon izoterm destinat transportului de lung si mediu parcurs de produse
alimentare perisabile al cărui volum interior se situează in jurul a 30m3 iar masa utilă este in jur de
8t
Instalaţia are rolul de a menţine o temperatură constantă in interiorul caroseriei furgon
dinainte comandată in domeniul de la -25˚C la +45˚C pentru o autoreglare complet automată cu
ajutorul unui termostat indiferent de temperatura mediului icircnconjurator Icircn acest fel se realizează
răcirea sau icircncălzirea spaţiului din interiorul caroseriei frigorifice pentru ca temperatura ei să se
menţină la valoarea dorită
Grupul este montat in partea din faţă a caroseriei frigorifice cu răcitor de aer in interiorul ei
Partea exterioara cuprinde motorul compresorul frigorific condensatorul radiatorul apei de răcire
a motorului alternatorul şi componentele de comandă şi automatizare Icircn intriorul caroseriei partea
de vaporizare sau de răcire este formată dintr-un registru schimbător de căldura cu nervuri
lombare (vaporizator) ventilator schimbător de căldură şi ventilul termostatic de reglare
Rezervorul de combustibil al motorului este montat pe şaşiul semiremorcii
32 Clasificarea instalaţiilor frigorifice
Pacircnă la mijlocul secolului al-XX-lea singura posibilitate de efectuare a procedeelor de
răcire a corpurilor la temperaturi sub cea a mediului ambiant consta in utilizarea gheţii şi a unor
amestecuri frigorifice obţinute pe baza gheţii şi a sării Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă
desigur avantaje esenţiale in raport cu frigul natural si anume
Posibilitatea de răcire a corpurilor pacircnă la temperaturi mult sub temperatura mediului
ambiantastfel că anumite instalaţii frigorifice permit obţinerea unor temperaturi care diferă de zero
grade absolut (-27315˚C) cu cacircteva miimi de grade
Continuitatea proceselor de răcire
Posibilitatea obţinerii frigului in oricare perioada a anului indiferent de loc şi condiţii
climatice
Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după principiul de funcţionare icircn
Instalaţii cu comprimare care utilizează proprietăţile elastice ale gazelor şi vaporilor ce se
manifestă prin creşterea temperaturii lor in timpul comprimării şi răcirea acestora in destindere
Instalaţii cu sorbţie - al cărei principiu de lucru este axat pe realizarea succesivă a reacţiilor
termodinamice de sorbţie a agentului de lucru către un sorbant după care urmează desorbţia
agentului din sorbant
Instalaţiile cu jet - care utilizează energia cinetică a unui jet de vapori sau gaze
Instalaţii termoelectrice - permit obţinerea frigului prin utilizarea directă a curentului electric
Instalaţii magnetice
Pagina 25 din 70
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Obţinerea unor temperaturi situate icircn intervalul ndash20hellip-90˚C se realizează in mod obişnuit
cu ajutorul instalaţiilor frigorifice cu vapori care pot fi
-cu comprimare intr-o singură treaptă
-cu comprimare in două trepte
-cu comprimare in trei trepte
-icircn cascadă
Cele mai simple instalaţii frigorifice cu comprimare intr-o treaptă au fost şi sunt utilizate
pentru scăderea temperaturii icircntre ndash20hellip -30˚C
Se remarcă tendinţa de a folosi aceste instalaţii pentru obţinerea unor temperaturi mai
joase pacircnă la -60˚C Icircn acest scop se recurge la perfecţionarea ciclului prin subrăcirea avansată a
agregatului icircnainte de laminare supraicircncălzirea vaporilor aspiraţi in compresor introducerea
schimbului de căldură regenerativ icircmbunătăţirea construcţiei compresoarelor prin reducerea
spaţiului mort şi utilizarea unor agenţi frigorifici cu caracteristici superioare
Sfera largă de utilizare a instalaţiilor frigorifice cu vapori (IFV) se explică prin aceea că
agenţii de lucru realizează in domeniul vaporilor umezi ceea ce permite realizarea proceselor
izotermice prin vaporizare la preluarea căldurii de la sursa rece şi condensarea la evacuarea
căldurii către mediul ambiant
Icircn acest mod devine posibilă reducerea pierderilor datorită imposibilităţii transferului de
căldură icircntre agent şi cele două surse de căldură prin menţinerea diferenţelor de temperatură in
limite acceptabile
La aceasta se adaugă şi faptul că la schimbarea stării de agregare prin vaporizare şi
condensare coeficienţii de transfer de căldură au valori importante astfel că schimbatoarele de
căldură pot fi dimensionate in condiţii economice
33 Schema si ciclul teoretic al IFV cu o treaptă cu subrăcire regenerativă
Icircmbunătăţirea economicităţii IFV se poate obţine recurgacircnd la introducerea icircn schema
instalaţiei a unui schimbător de căldură denumit subrăcitor care are rolul de a reduce temperatura
agregatului frigorific condensat sub temperatura de condensare Totodată icircn condiţii reale de
funcţionare pentru icircmbunătăţirea umplerii cilindrului compresorului cu piston se recurge la
supraicircncălzirea vaporilor icircnainte de aspiraţie
Se recomandă [10] ca IFV să funcţioneze in condiţiile unor grade de supraicircncălzire cacirct
mai ridicate Această supraicircncălzire poate avea loc icircn vaporizatorul instalaţiei sau pe traseul
vaporilor icircntre vaporizator şi compresor
Icircntrucacirct supraacircncălzirea in vaporizator nu este raţională din punct de vedere al eficienţei
transferului de căldură se recomandă supraicircncălzirea vaporilor pe seama subrăcirii lichidului
obţinut in procesul de condensare icircn cadrul unui transfer (ireversibil) regenerativ de căldură
Pagina 26 din 70
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Schema de principiu şi ciclul teoretic al IFV cu subrăcire regenerativă reprezentat in diagrama lg
p-i sunt arătate icircn fig31
CP - compresor
Cd - condensator
VP ndash vaporizator
Rg ndash schimbator de caldura
Vl ndash ventil de laminare
l ndash lucrul mecanic specific
qv - caldura specifica absorbita
la vaporizator
qc ndash caldura specifica cedata la
condensator
a)
Pagina 27 din 70
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 31 Schema si ciclul teoretic al IFV cu subracire regenerativa
Se remarcă prezenţa schimbatorului de căldură regenerativ Rg icircn care lichidul icircn starea 3
se subrăceşte pacircnă icircn starea 3| (ΔTsr =Tc ndashT3|) pe seama supraicircncălzirii vaporilor din starea 1
pacircnă icircn starea 1| (ΔTsr= T1-T0) Consideracircnd schimbătorul Rg izolat adiabat rezultă
qsi= i1| -i1 =qsr=i3 ndashi3|
Observacircnd faptul că q0=i1-i4 iar |i|=i2-i1| rezultă că eficienţa frigorifică a ciclului teoretic cu
subrăcire regenerativă este
εF= =
Icircn concluzie deci realizarea schimbării regenerative prezintă următoarele avantaje
- suprafaţa de transfer de căldură a vaporizatorului este utilizată icircn mod eficient fiind
spălată de lichidul frigorific care se vaporizează
- este asigurat un grad de subrăcire avansat care nu poate fi obţinut cu ajutorul apei de
răcire ceea ce elimină pericolul formării de vapori la intrarea icircn ventilul de laminare
-sunt micşorate pierderile de frig icircn mediul ambiant prin suprafaţa conductei de aspiraţie
deoarece compresorul este alimentat cu vapori supraicircncălziţi avacircnd o temperatură relativ ridicată
34 Alegerea schemei de principiu a instalaţiei frigorifice
Pagina 28 din 70
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Aşa cum s-a arătat icircn paragraful 33 o instalaţie frigorifică este compusă icircn principal dintr-
un compresor un condensator un vaporizator şi un schimbător de căldură intern
La acestea se adaugă rezervorul de lichid frigorific şi ventilul termostatic de reglare a
cantităţii de freon vehiculate prin vaporizator
Avacircnd icircn vedere că instalaţia trebuie sa funcţioneze in mai multe regimuri (răcire icircncălzire
dezgheţare) circuitul freonului nu va fi acelaşi in toate aceste regimuri De exemplu cacircnd instalaţia
funcţionează in regim de icircncălzire freonul nu mai trebuie să treacă prin condensator De aici
necesitatea introducerii unui element de distribuţie a freonului pe circuitul dorit element care poate
fi robinet cu trei căi
Instalaţia este de asemenea prevăzută cu o serie de elemente de siguranţă al caror rol se
va vedea icircn continuare
Analizacircnd schemele de principiu ale instalaţiilor frigorifice realizate pe plan mondial
(TERMO KING-USA CARRIER INTERNATIONAL CORP-USA PETTER REFRIGERATION-
LTD-ANGLIA TRANE COMPANY-FRANTA SUTRAK TRANSPOT KALTE SI KONVEKTA-
GERMANIA) se constată ca apar foarte mici diferenţe icircntre ele constacircnd mai ales icircn modul de
dispunere a elementelor instalaţiei
Icircn aceste condiţii pentru instalaţia de proiectat se alege schema din fig32
Unde
1 ndash compresor
3 ndash ventil de sens unic
4 ndash conductă
5 ndash triplă valvă
6 ndash condensator
7 ndash supapă de sens unic
8 ndash rezervor de freon
9 ndash vizor
10 ndash ventil
11 ndash conductă
12 - filtru uscător
13 ndash schimbător intern de caldură
14 ndash valvă de expansiune
15 ndash bulb termosensibil
16 ndash conductă de egalizare
17 ndash distribuitor
18 ndash vaporizator
19 ndash conductă colectare
20 ndash separator acumulator de lichid
Pagina 29 din 70
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
21 ndash furtun flexibil de aspiraţie
22 ndash robinet de aspiraţie
23 ndash regulator de presiune
24 ndash serpentină
25 ndash ramificaţia conductei
26 ndash ventil electromagnetic
35 Funcţionarea instalaţiei frigorifice
Menţinerea temperaturii constante icircn interiorul caroserie frigorifice este asigurată aşa cum
s-a văzut de instalaţia frigorifică prin care circulă freonul vehiculat de compresor comenzile fiind
realizate prin intermediul instalaţiei electrice
Instalaţia frigorifică poate lucra icircntr-unul din urmatoarele trei regimuri (cicluri) de
funcţionare
1 regimul de răcire
2 regimul de icircncălzire
3 regimul de dezgheţare(decongelare degivrare)
351 Regimul de răcire
Cacircnd temperatura mediului ambiant este mai mare decacirct temperatura comandată la
termostat care trebuie realizată in interiorul caroseriei instalaţia frigorifică funcţionează in regim
de răcire Icircn această situaţie agentul frigorific vehiculat de compresor icircn instalaţia frigorifică preia
căldura din interiorul caroseriei şi o transformă icircn exteriorul acesteia mediului ambiant
Icircn figura 32 este redată circulaţia freonului icircn regim de răcire
Compresorul 1 refulează cu presiune freonul puternic vaporizat aflat icircn stare de vapori
prin ventilul de refulare 3 şi conducta 4 spre tripla valvă (robinet cu trei căi) 5 De reţinut faptul că
circuitul freonului de la compresor pacircnă la tripla valvă este identic icircn toate cele trei regimuri de
funcţionare
Cacircnd agentul frigorific funcţionează in regim de răcire pistonul din interiorul triplei valve 5
se află deplasat in jos datorită unui arc astfel că freonul gazos este obligat să iasă din tripla valvă
prin racordul din stacircnga şi să ajungă icircn condensatorul 6 Datorită cedării căldurii către mediul
exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de
vapori se condensează
Freonul lichid iese din condensatorul 6 trece prin supapa de sens unic 7 şi ajunge la
rezervorul de freon 8 Supapa de sens unic are rolul de a permite trecerea freonului icircntr-un singur
sens şi anume numai de la condensator spre rezervorul de freon icircn ciclul de răcire
Pagina 30 din 70
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Cacircnd este necesar să se deschidă instalaţia cea mai mare parte a freonului poate fi
depozitat icircn condensator şi rezervorul de freon lichid de aceea prin icircnchiderea ventilului 10 se
evită pierderea freonului
De la rezervorul 8 freonul lichid iese prin conducta 11 şi ajunge la filtrul deshidrator
(uscător) 12
Acesta are rolul de a reţine umiditatea din sistem deoarece s-ar putea produce obturarea
instalaţiei prin icircngheţare Filtrul deshidrator trebuie să permită trecerea icircntregii cantităţi de freon
spre valva de expansiune Pentru a constata dacă acesta icircncepe să obtureze trecerea freonului
freonul poate fi depistat prin simpla palpare cu macircna a conductelor de intrare şi ieşire care icircn
funcţionare normală trebuie să aibă aceeaşi temperatură Dacă se constată o diferenţa de
temperatură icircntre cele două conducte şi anume conducta de ieşire este mai rece decacirct conducta
de intrare atunci icircn mod sigur filtrul dehidrator prezintă urme de icircnfundare ceea ce conduce la
scăderea randamentului de răcire a instalaţiei
Toate elementele componente ale instalaţiei arătate pacircnă aici inclusiv compresorul se află
icircn exteriorul caroseriei frigorifice şi accesul la ele este posibil prin uşile laterale şi frontale chiar
dacă incinta caroseriei este icircncărcată şi icircnchisă
De la filtrul deshidrator 12 freonul lichid trece printr-o conductă icircn interiorul caroseriei şi
ajunge la schimbătorul intern de căldură 13 Freonul lichid intră printr-o conductă spiralată
prevazută cu aripioare de răcire aflată icircn interiorul schimbătorului şi se subrăceşte prin cedarea
căldurii vaporilor de freon care circulă in sens opus prin mantaua schimbătorului dinspre
vaporizator şi care se supraicircncălzesc
Icircn continuare după ieşirea din schimbătorul intern de căldură freonul lichid ajunge la valva
de expansiune 14 Valva are rolul de a doza cantitatea de freon lichid care pătrunde icircn
vaporizatorul 18 icircn funcţie de temperatura vaporilor de freon la ieşirea din vaporizator
Pentru aceasta valva de expansiune este legată printr-un tub capilar cu bulbul sensibil 15
montat pe conducta 19 de ieşire din vaporizator Debitul de freonul care trece prin valva de
expansiune este reglat prin acţiunea unei membrane asupra unui cui poanton Parte din dreapta
membranei este icircn legatură cu bulbul sensibil 15 prin tubul capilar iar partea din stacircnga este
legată cu conducta 19 de ieşire din vaporizator prin intermediul conductei de egalizare 16 Cacircnd
vaporii care ies din vaporizator sunt calzi ceea ce denotă că este puţin freon in vaporizator bulbul
15 se va icircncălzi astfel că gazul din el se va dilata şi va apărea membrana care va deschide cuiul
poanton permiţacircnd trecerea unei cantităţi mai mari de freon lichid icircn vaporizator
Creşterea presiunii vaporilor de freon din conducta de ieşire din vaporizator acţionează icircn
sens contrar asupra membranei prin conducta de egalizare 16 icircn sensul icircnchiderii cuiului poantou
astfel că se realizează un echilibru icircn sistem ceea ce permite o autoreglare a cantităţii de freon din
vaporizator icircn funcţie de temperatura şi presiunea gazelor de la ieşirea din serpentina acestuia
Pagina 31 din 70
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
După trecerea prin valva de expansiune 14 unde a ajuns sub formă de lichid la o presiune
icircnaltă freonul trece icircn distribuitorul 17 care prin mai multe conducte subţiri este condus la intrările
icircn vaporizator
Acesta este costituit dintr-o serie de tuburi paralele orizontale prevăzute cu aripioare
exterioare care permit circulaţia freonului sub forma unei serpentine La ieşire aceste conducte
sunt unite icircntr-o conductă colectoare 19 de diametru mai mare pe care este montat bulbul sensibil
15 al valvei de expansiune
Icircn partea din faţă a vaporizatorului se află montat ventilatorul pe acelaşi arbore cu
ventilatorul condensatorului antrenat prin curea de la fulia arborelui motorului Ventilatorul
vaporizatorului vehiculează icircn permanenţă aerul din interiorul caroseriei frigorifice pe care icircl
absoarbe prin parţile laterale şi de jos ale carcasei vaporizatorului icircl trece printre conductele şi
aripioarele acesteia şi icircl trimite printr-o hotă aflată icircn partea superioară spre spatele caroseriei prin
intermediul unei tubulaturi perforate pe toată lungimea pentru a răci uniform icircntreg spaţiul interior
Răcirea interiorului caroseriei se produce icircn felul următor freonul răcit şi condensat icircn
condensator a ajuns cu presiune ridicată pacircnă la valva de expansiune unde este dozat de aceasta
şi trece cacircte puţin icircn vaporizator unde presiunea este mult mai mică Icircn această situaţie freonul
lichid ajuns icircn vaporizator unde presiunea este scăzută poate trece foarte uşor icircn starea de vapori
dar pentru aceasta are nevoie de căldura pe care o preia de la conductele vaporizatorului răcindu-
se
Deoarece printre conductele şi aripioarele vaporizatorului aerul mai cald din caroserie este
recirculat in permanenţă de către ventilator va ceda căldura conductelor şi aripioarelor iar el se va
răci Prin preluarea căldurii de la conducte pe care le răceşte icircn permanenţa freonul ldquofierberdquo se
vaporizează şi părăseşte vaporizatorul prin colectorul de aspiraţie 19
Vaporii de freon prin conducta 19 ajung la schimbătorul de căldură 13 icircn mantaua
acestuia unde dată fiind presiunea lor mică preia caldura de la freonul lichid care trece prin
conducta interioară spre valva de expansiune mărind randamentul frigorific al instalaţiei
Din mantaua schimbătorului de căldura freonul ajunge in acumulatorul de lichid 20 aflat icircn
exteriorul caroseriei Acumulatorul de lichid are rolul unui dispozitiv de siguranţă pentru sistem
asiguracircnd o icircntoarcere controlată spre compresor a uleiului frigorific ajuns pacircnă aici şi vaporizarea
eventualului freon lichid din vaporizator Totodată asigură creşterea cantităţii de icircncălzire a
instalaţiei in regim de icircncălzire sau de dezgheţare Pentru aceasta icircmprejurul acumulatorului icircn
exterior icircn partea sa inferioară printr-o conductă sub forma unei serpentine circulă apa caldă din
sistemul de răcire al motorului care ajută la vaporizarea eventualului freon lichid protejacircnd
compresorul
Icircn acumulator este montat un tub ldquoUrdquo prin care trec vaporii de freon pentru a ajunge spre
compresor Icircn partea de jos a tubului ldquoUrdquo este practicat un orificiu Icircn cazul cacircnd nivelul uleiului
frigorific acumulat icircn rezervor depăşeşte nivelul orificiului vaporii de freon care circulă cu viteză
prin tub preiau picăturile de ulei care pătrund prin orificiu şi icircl transportă la compresor
Pagina 32 din 70
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Din acumulatorul de lichid prin furtunul flexibil de aspiraţie 21 freonul ajunge la ventilul de
aspiraţie 22 la regulatorul de presiune 23 şi apoi icircn compresor
Furtunul flexibil de aspiraţie 21 la fel ca şi furtunul flexibil de refulare 3 icircmpiedică
transmiterea vibraţiilor de la grupul motor-compresor la instalaţia frigorifică prin intermediul unor
amortizoare de vibraţii
Ventilatorul de aspiraţie 22 se foloseşte pentru icircnchiderea conductei de aspiraţie şi este
prevăzut cu un racord pentru montarea unui manometru sau a unui furtun pentru icircncărcarea cu
freon a instalaţiei
Regulatorul de presiune 23 comandă presiunea de aspiraţie a compresorului şi prin
aceasta limitează debitul de agent frigorific vehiculat la temperaturi ridicate de vaporizare
Cantitatea agentului frigorific aflat icircn circuitul frigorific este stabilit astfel icircncacirct toate
regimurile de funcţionare să asigure dozarea icircn vaporizator a agentului lichid dictată de valva de
expansiune (care este un ventil de reglare termostatic) icircn funcţie de temperatura necesară
comandată de la termostat
Este interzisă funcţionarea motorului la o turaţie mai joasă decacirct cea stabilită deoarece se
icircnrăutaţeşte considerabil randamentul frigorific al insatalaţiei şi nu se realizează circulaţia aerului icircn
toată incinta caroseriei ceea ce conduce la degradarea mărfii transportate din cauză că
ventilatorul vaporizatorului nu poate vehicula aerul atunci cacircnd funcţionează la turaţii mai scăzute
de cea stabilită
Dacă freonul circulă icircn instalaţie numai icircn baza ciclului de răcire descris mai sus instalaţia
realizează răcirea permanentă (frig continuu) a interiorului caroseriei frigorifice temperatura
coboracircnd continuu Atunci cacircnd agentul trebuie să realizeze şi să menţină icircn interiorul caroseriei o
anumită temperatură comandată de la termostat la atingerea temperaturii comandate se schimbă
din rece icircn cald apoi din cald icircn rece icircn jurul valorii comandate
352 Regimul de icircncălzire
Icircn regimul de icircncălzire freonul nu mai circulă prin condensator pentru a fi răcit Din
compresor prin tripla valva va trebui să ajungă cald icircn vaporizator pentru a realiza icircncălzirea
aerului din interiorul caroseriei recirculat de ventilator printre ţevile şi aripioarele vaporizatorului
Icircnainte de a descrie circuitul freonului icircn regim de icircncălzire va fi descris modul de realizare
a comenzii acestui circuit
Icircntre capătul anterior al triplei valve 5 şi regulatorul de presiune la aspiraţie 23 se găseşte
o conductă mai subţire care face legatura icircntre cele doua elemente Pe conductă se afla montat un
selenoid 26 Cacircnd bobina solenoidului nu este alimentată cu curent ventilul este icircnchis iar cacircnd
bobina este alimentată cu curent ventilul este deschis datorită cacircmpului electromagnetic care saltă
ventilul de pe scaunul său
Pagina 33 din 70
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Astfel se realizează legătura icircntre aspiraţia compresorului şi tripla valva ceea ce face ca
pistonaşul acesteia să fie atras icircn sus datorită depresiunii create la aspiraţie astfel ca freonul va
ieşi prin racordul inferior din dreapta racordul spre condensator fiind icircnchis de către piston
Din tripla valva freonul pătrunde icircn conducta 25 care se ramifică icircn două direcţii Printr-o
conductă inferioară ajunge icircn rezervorul de freon 8 pentru a obliga freonul lichid aflat aici sa fie
antrenat icircn instalaţie şi deci de a mări randamentul de icircncălzire Icircn această situaţie supapa de
sens unic 7 este icircnchisă şi nu permite trecerea freonului spre condensator De la rezervorul 8
freonul circulă icircn instalaţie la fel ca icircn regimul de răcire
De la ramificaţia conductei 25 prin conducta superioară freonul pătrunde icircn interiorul
caroseriei străbate serpentina de dezgheţare 24 amplasată pe fundul carcasei vaporizatorului
pentru a topi gheaţa formată prin icircngheţarea apei care curge de pe ţevile şi aripioarele
vaporizatorului atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de icircncălzire sau de dezgheţare iar icircn
interiorul caroseriei temperatura este sub 0˚C
La ieşirea din serpentina 24 freonul intră icircn distribuitarul 17 iar de aici icircn vaporizatorul 18
unde icircncălzeşte ţevile şi aripioarele acestuia astfel că aerul vehiculat de ventilatorul
vaporizatorului se va icircncălzi Din vaporizatoro freonul ajunge in mantaua schimbatorului de caldura
13 in acumulatorul de lichid 20 si apoi la compresor
Datorita faptului ca freonul este cald la iesirea din vaporizatorul 18 prin conducta 19 bulbul
termosensibil 15 al valvei de expansiune 14 va comanda deplasarea membranei spre dreapta si
deci deschiderea cuiului poanton pentru a permite freonului ajuns aici de la rezervorul 8 sa circule
in instalatie marind randamentul de functionare in regim de incalzire
Mentinerea temperaturii comandate de termostat se realizeaza printr-o succesiune de
regimuri de racire se de incalzire la turatie mica a motorului
Atunci cand temperatura care trebuie menţinută in caroserie este mai mică decacirct
temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona majoritatea timpului in regim de răcire şi
numai o mică parte de timp in regim de incălzire Dacă temperatura comandată este mai mare
decacirct temperatura mediului ambiant agregatul va funcţiona mai mult timp in regim de incălzire şi
mai puţin timp in regim de răcire
353 Regimul de dezgheţare
Icircn timpul răcirii pe suprafaţa vaporizatorului se depune brumă sau gheaţă care pe de o
parte are un efect de izolare termică icircnrăutăţind schimbul de căldură icircn răcirea aerului iar pe de
altă parte reduce secţiunea de trecere a aerului şi debitul de aer vehiculat de ventilator prin
vaporizator
Pagina 34 din 70
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Acest fenomen contribuie la reducerea efectului de răcire Pentru readucerea agregatului la
un regim de răcire cu răcire eficientă s-a prevăzut un sistem de comandă automată sau manuală
care să realizeze dezgheţarea (degivrarea decongelarea) vaporizatorului
Din construcţie agregatul este prevăzut ca la obturarea cu gheaţă a secţiunii de trecere a
vaporizatorului la 50-60 faţă de situatia fără gheaţa (bruma) să se comande automat
funcţionarea icircn regim de dezgheţare
Regimul de dezgheţare nu este altceva decacirct un regim de icircncălzire cu turaţie ridicată la
care in plus se comandă de către o bobină electromagnetică icircnchiderea clapetei 29 care nu mai
permite trecerea aerului vehiculat de ventilatorul vaporizatorului prin tubulatura spre caroserie
Icircn regim de dezgheţare freonul are acelaşi circuit ca icircn regim de icircncălzire astfel că de la
tripla valvă 5 ajunge in serpentina de decongelare 24 la distribuitorul 17 ocolind valva de
expansiune 14 şi intră in vaporizatorul 18 unde topeşte gheaţa depusă pe tevile şi lamelele
acestuia la fel şi ghiaţa din ţeava de sub vaporizator Apa rezultată din topirea brumei şi a gheţii
este evacuată spre exterior
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA GENERALĂ A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
41 Alegerea materialului caroseriei izoterme
Pornind de la schema de principiu şi de funcţionare a instalaţiei frigorifice prezentată icircn
capitolul 3 pentru efectuarea calculului de proiectare a instalaţiei trebuie cunoscute puterea
frigorifică a utilajului de producere a frigului artificial temperatura a
mediului la care se realizează condensarea şi la care se realizează frigul Icircn funcţie de aceste
temperaturi se determină temperaturile la care au loc procesele de condensare şi vaporizare pe
baza relaţiilor
=
Orientativ diferenţele de temperaturi se pot considera (5hellip8) grade dacă mediul este un
lichid şi (10hellip20) grade dacă agentul este un gaz
Izolaţiile termice au rolul de a fracircna schimbul de căldură materialele izolante
caracterizacircndu-se prin valori reduse ale coeficientului de conductibilitate termică
Funcţionarea economică a oricărei instalaţii frigorifice este determinată icircn mare măsură de
caracteristicile izolaţiei Materialele izolante trebuie sa icircndeplinească următoarele condiţii
să fie impermeabile la apă şi la vapori de apă
să aibă coeficient mic de conductibilitate termică ( ) şi o densitate mică ( )
să fie rezistente la comprimare
Pagina 35 din 70
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
să nu prezinte pericol de autoaprindere şi să nu ardă
să aibă rezistenţă la icircngheţ şi la agenţi chimici
să nu degaje mirosuri ce se pot transmite uşor mărfurilor transportate
sa fie durabile si sa nu-si schimbe proprietatile in timp prin putrezire sau depunere de
mucegai
Materialul cu valoarea cea mai redusă a coeficientului de conductibilitate termica ( )
este aerul in mişcare Deci un bun izolant trebuie să conţină in structura sa bule şi straturi
de aer de dimensiuni mici in care să nu ia neştere mişcări convective sa fie cu alte cuvinte poros
de formă filiformă strat sau bulă
Icircn ultimul timp o mare răspandire pentru izolarea caroseriei a cpătat-o masa plastică
spongioasă Acest material s-a dovedit foarte indicat prin gradul icircnalt de etanşeitate pe care il oferă
datorită structurii sale celulare icircnchise Densitatea sa redusă icircl recomandă de asemenea ca
material izolator icircn construcţia caroseriilor izotermice Plăcile spongioase se pot uşor prelucra
prezentacircnd o icircnaltă rezistenţă la compresiune Trebuie menţionat faptul că o serie de experienţe
efectuate au dovedit că in 24h acest material absoarbe o cantitate de apă care nu depaşeşte
(10hellip15) raportat la volumul luat in consideraţie Datorită particularităţilor autovehiculului de
proiectat ( caroseria respectiv spaţiul util fiind gata configurată şi cu suprafeţe nu tocmai plane) se
va alege ca material izolator spuma poliuretanică Aceasta are o densitate mică (12hellip15 kgm3) şi
un coeficient foarte redus de conductibilitate termică
Principalul avantaj al acestui material icircl constituie icircnsă posibilitatea de a fi injectat icircntre
pereţii incintei frigorifice şi caroserie( conform schiţei de mai jos) acest lucru conferindu-i un icircnalt
grad de etanşeitate
Fig 41 Elemente componente ale furgonului izoterm
Pereţii incintei frigorifice se construiesc fie din tablă de aluminiu fie din oţel inoxidabil Se
ştie că inoxul are un coeficient de conductivitate termică mult mai redus decacirct aluminiul dar pe de
Pagina 36 din 70
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
altă parte are o densitate mult mai mare lucru care ar putea afecta capacitatea de icircncărcare a
autovehiculului
Pentru a putea lua o decizie se vor analiza parametrii tehnico-economici icircn cele două
situaţii Avacircnd icircn vedere că preţurile de cost ale materialelor sunt comparative se vor lua in calcul
doar criteriile performanţei
Aluminiu = 20934 WmK = 2700 kgm3
Inox = 52 WmK = 7800 kgm3
Cunoscacircnd dimensiunile spaţiului util al intervalului furgonului frigorific determinate in
paragraful 23 (Lu=6190 mm lu=2190 mm hu=2180 mm) rezultă aria totală a incintei frigorifice
= 2Lu٠lu+2٠(Lu+lu)٠hu = 6364 m2
Ştiind că tabla are o grosime ( =2 mm) rezultă volumul de material utilizat
= ٠ = 002 ٠6364 = 12728 dm3
şi implicit masa acestuia m = Vmat٠ mat
Pentru aluminiu =12728 dm3٠27kgdm3 = 344 kg
Pentru oţel inoxidabil otel =12728 dm3٠78 kgdm3= 993 kg
Diferenţa de masă icircntre cele două situaţii este
= 993-344= 649 kg
sau raportat la capacitatea de icircncărcare
= = 83
Ca urmare construirea incintei din oţel inox aduce un surplus de 649 kg faţă de cazul icircn
care s-ar fi utilizat aluminiu fapt care conduce la o reducere a capacităţii de icircncărcare cu
aproximativ 9 icircn comparaţie cu primul caz
Icircn concluzie incinta frigorifică se va construi din tablă de aluminiu cu grosimea de 2 mm
42 Alegerea parametrilor de calcul
Icircn scopul determinării puterii frigorifice necesare a instalaţiei şi a temperaturilor de lucru
este necesară cunoaşterea produselor ce vor fi transportate şi a condiţiilor impuse pentru
conservarea acestora
Se consideră că autovehiculul transportă carne de vită iar temperatura ce trebuie asigurată
icircn interiorul incintei frigorifice este de 2degC
Icircncărcarea specifică pentru produsele depozitate icircn camerele frigorifice normale
pentru carnea de vită agăţată cu ajutorul cacircrligelor este G=100 200 kgm2
Pagina 37 din 70
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Se consideră G= 150 kgm2
Rezultă cantitatea totală de carne ce poate fi transportată icircn condiţii optime pe suprafaţa
utilă a incintei frigorifice
m = G ( Lumiddotlu+2 Lumiddothu+2 lumiddothu) 7500 kg
Instalaţia frigorifică trebuie să asigure echilibrul termic al sistemului deci să compenseze
schimbul de caldură care are loc ( fluxurile de caldură)
Rezultă aşadar puterea frigorifică a instalaţiei
= Σ =
Fluxul termic preluat de la carne este dat de relaţia
(41)
icircn care
- durata transportului icircn care are loc răcirea de la ti la tf Icircn cazul nostru avacircnd icircn
vedere că transportul se realizează icircn general pe distanţe medii se va considera =4 hi- entalpia
iniţială a produsului pentru ti = 7 C rezultă hi = 2549 kJkg
- entalpia finală a produsului pentru tf = 2 C rezultă hf = 2405 kJkg
Deci
= 7500 (2549-2405) 4 3600= 75 kW
Fluxul termic prin pereţi se calculează cu relaţia
= (42)
unde
A ndash este aria totală a incintei frigorifice determinată anterior
k ndash coeficient global de schimb de caldură ( rezistenta termica totala a sistemului)
- diferenţa de temperatură
Coeficientul global de schimb de caldură (k) se determină din relaţia [10]
(43)
Icircn ipoteza unei viteze medii de 60 kmh se poate alege un Wm2K iar la
interior datorită circulaţiei forţate cu viteza redusă a aerului = 25 Wm2K
Pe timp de vară temperatura pe suprafeţele expuse direct poate ajunge la 54 C
Icircn această situaţie pentru un calcul acoperitor se poate alege text=42 C
text = 42 C
tint = 2 C
Pagina 38 din 70
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 42 Schema variaţiei de temperatură prin peretele furgonului izoterm
Conform fig42 structura peretelui este
۰ izolaţie ndash poliuretan de grosime =75 mm = 0075 m
=0028 WmK
۰ tablă ndash aluminiu de grosime =2 mm = 0002 m
=20934 WmK
Rezultă un coeficient global de schimb de caldură
=036 Wm2K
rezultă
= 036 6364 (42-2) 916 W=0916
Icircn ipoteza icircn care uşa nu este deschisă pe traseu se poate considera că fluxul termic
aferent este neglijabil
Fluxul termic produs prin neetanşeităţi se poate neglija icircn cazul unui transport de 4 h icircnsă
pentru drumuri mai lungi trebuie ţinut cont de icircmprospătarea aerului de regulă consideracircndu-se
10 din sarcina totală
In final puterea frigorifica necesară instalaţiei va fi
+
Determinarea nivelelor de temperatură din instalaţia frigorifică
Pagina 39 din 70
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
bull Temperatura de vaporizare
Pentru realizarea schimbului de caldură trebuie să existe o diferenţă de temperatură
icircntre aerul răcit şi agentul frigorific conform schemelor din fig 43
Fig 43 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii in vaporizator
Deci t0= te- = 2 ndash 7 = - 50C
Rezulta t0 = - 5 0C
bull Temperatura de condensare
Fig44 ndash Diagrama de variaţie a temperaturii la condensator
Temperatura de condensare se alege astfel icircncacirct icircn situaţia cea mai dezavanta-joasă icircn
care temperatura exterioară a aerului este de 420C rezultă că nivelul de temperatură al aerului la
ieşire din condensator este de 500C iar temperatura de condensare
tc = te + = 500C+50C=550C
Alegerea agentului de lucru al instalaţiei
Pagina 40 din 70
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Agenţii frigorifici reprezintă substanţe omogene sau amestecuri de substanţe ale căror
proprietăţi termodinamice trebuie să corespundă cerinţelor impuse de schema şi tipul instalaţiei
frigorifice precum şi de nivelul de temperatură al celor două surse de caldură in special de cel al
frigului produs
Condiţiile pe care trebuie să le satisfacă un agent frigorific utilizat in instalaţiile cu
comprimare de vapori sunt următoarele
presiunea de vaporizare sa fie superioară presiunii atmosferice dar apropiată de aceasta
icircn scopul evitării infiltrării aerului vaporizator odată cu aerul pătrunde şi umezeala care contribuie
la intensificarea procesului de coroziune
presiunea de condensare să fie redusă icircn vederea micşorării greutăţii compresorului
creşterii randamentului mecanic al acestuia şi evitării pierderilor de agent
puterea frigorifică specifică cacirct mai mare ceea ce reprezintă căldura preluata de 1 kg de
agent icircn procesul de realizare a efectului frigorific prin vaporizare sau icircncălzire
căldura specifică a lichidului frigorific cacirct mai redusă icircn vederea micşorării pierderii cauzate
de ireversibilitatea procesului de laminare
volumul specific al vaporilor aspiraţi cacirct mai redus icircn cazul compresoarelor frigorifice cu
piston icircn vederea micşorării dimensiunilor acestora şi respectiv cacirct mai mare icircn cazul
turbocompresoarelor pentru mărirea randamentului intern al procesului de comprimare
vacircscozitate moderată pentru icircmbunătăţirea transferului de căldură şi reducerea pierderilor
de presiune dar nu prea mică pentru a nu favoriza scăpările de agent frigorific
insolubilitatea reciprocă a agentului frigorific şi uleiului icircn cazul compresoarelor cu piston
deoarece aceasta determină murdărirea suprafeţelor de schimb de caldură ale condensatorului şi
vaporizatorului şi reducerea puterii frigorifice a instalaţiei
să nu prezinte pericol de explozie inflamabilitate şi toxicitate
stabilitate chimică şi pasivitate la coroziune
cost redus
Pacircnă nu demult cel mai utilizat agent frigorific era freonul R12 Acesta nu se mai
utilizează icircn prezent datorită efectelor negative pe care le produce asupra stratului de ozon
Icircn consecinţă agentul utilizat va fi freonul R22 care are calităţi asemănătoare freonului R12 dar
afectează intr-o mai mică măsură mediul icircnconjurător[11]
Determinarea nivelelor de presiune din instalaţie
Avacircnd icircn vedere că temperaturile de vaporizare şi condensare sunt - 50C respectiv 550C
la saturaţie presiunile agentului frigorific R22 vor fi
Pentru t0= - 50C rezulta p0 = 42 bar = 42 middot105 Nm2
tc= 550C rezulta pc = 22 bar = 22middot 105 Nm2
Pagina 41 din 70
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Calculul termic al instalaţiei se dezvoltă pe baza diagramei log p-i(h) pentru freon R22(fig
45)
Cunoscacircnd presiunile şi temperaturile de lucru se determină mărimile de stare icircn punctele
caracteristice( fig31)
- punctul uml 1 uml rezultă la intersecţia orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
curba de saturaţie =1 de unde se citeşte
h1 =i1=148 kcalkg=620 kJkg
punctul uml1rsquouml rezultă prin prelungirea orizontalei corespunzătoare presiunii p0=42 bar cu
segmentul la valoarea schimbului de căldura regenerativ Consideracircnd temperatura de
subrăcire la valoarea =100C rezultă
t3rsquo=t3- =tc- =55-10=450C
De aici rezultă că punctul 3rsquose află pe orizontala corespunzătoare presiunii pc=22 bar şi
verticalei temperaturii de 45 0C Diferenţa de entalpie specifică icircntre punctele 3 si 3rsquo este
= i3-i3rsquo=118-1145=35 kcalkg 15 kJkg
Deci i1rsquo = i1+qsicirc=i1+qsr=148 + 35=1515 kcalkg 635 kJkg
v1rsquo = 0063 m3kg
punctul uml2uml rezultă la intersecţia curbei de entropie specifică constantă corespunzătoare
punctului 1rsquo(s=1198 kcalkg K) cu orizontala corespunzatoare presiunii pc=22 bar
h2=i2=165 kcalkg=693kJkg
punctul uml4uml rezultă la intersecţia verticalei dusă prin punctul 3rsquo cu orizontala
corespunzătoare presiunii p0= 42 bar
i4=i3rsquo= 1145 kcalkg=480 kJkg
t4=t0= - 50C
Rezultă sarcinile termice specifice
=h1- h2= 620 ndash 480 =140 kJkg ndash puterea frigorifică specifică
=h2 ndash h3 = 693 - 496=197 kJkg ndash sarcina termică specifică a condensatorului =h3
ndash h3rsquo = 496 - 481=15 kJkg ndash sarcina termică specifică a subrăcitorului
=h2-h3rsquo=693-481=212 kJkgndash sarcina termică specifică a condens şi subrăcitorului
= h2-h1rsquo= 693 ndash 635 =58 kJkg ndash lucrul mecanic specific de compresiune
Calculul termic al maşinii frigorifice se reduce la determinarea următoarelor mărimi
Pagina 42 din 70
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
debitul masic de agent grigorific ( ) care circulă prin instalaţie
=
debitul volumic efectiv de vapori la aspiraţia icircn compresor
unde v1rsquo este volumul specific al vaporilor la intrarea icircn compresor corespunzătoare
punctului 1rsquo in m3kg
puterea consumată de compresor (icircn faza de comprimare)
sarcina termică a condensatorului
sarcina termică a subrăcitorului sau a regeneratorului
eficienţa frigorifică a maşinii
Pagina 43 din 70
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 45 Diagrama log p-i pentru monoclor ndash difluor ndash metan ldquo freon 22rdquo (CHF2Cl) [10]
Pagina 44 din 70
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
43 Calculul compresorului frigorific
431 Rolul şi alegerea tipului constructiv al compresorului
Cele mai raspacircndite instalaţii frigorifice sunt cele care utilizează procedeul de compresie
mecanică a vaporilor reci de agent frigorific Elementul esenţial al instalaţiei cu comprimare
mecanică de vapori este compresorul care are rolul de a menţine permanent o diferenţă de
presiune intre partea din instaţatie ce primeşte caldură (vaporizatorul) şi care se află la o
temperatură joasă deci la o presiune redusă si partea din instalaţie care cedează caldură
(condensatorul) şi care se află la o temperatură ridicată deci la o presiune ridicată
Pentru funcţionare compresorul frigorific consumă lucru mecanic pe care il cedează
agentului frigorific sub forma de caldură in timpul comprimării proces fără de care nu ar fi posibil
transferul de căldură de la un corp mai rece la unul mai cald Vaporii comprimaţi sunt refulaţi icircn
condensator unde se lichefiază la o presiune şi temperatură ridicată cedacircnd mediului ambiant
atacirct caldura necesară icircn vaporizator din mediul răcit cacirct şi echivalentul caloric al lucrului mecanic
efectuat de compresor
Analizacircnd tipurile de instalaţii frigorifice pentru transportul auto realizate in lume se
constată că cele mai utilizate compresoare frigorifice sunt cele cu piston Totodată ţinacircnd cont că
icircn ţara noastră singurul tip fabricat icircn prezent este compresorul frigorific cu piston cu mişcare
rectilinie alternativă se alege pentru instalaţia de proiectat un astfel de compresor Icircn acelaşi timp
ţinacircnd cont şi de sensul de circulaţie a vaporilor in cilindru se alege un compresor cu funcţionare
icircn contracurent (fig46) compresoare la care supapele de aspiraţie si cele de refulare sunt
montate in placa supapelor din capul cilindrului şi astfel circulaţia vaporilor este icircn contracurent
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 46 ndash Compresor in contracurent
Acest tip de compresor oferă o serie de avantaje care trebuie sa fie luate in considerare la
alegerea tipului maşinii
accesibilitatea la supapa de aspiraţie care este dispusă sub capacul cilindrului
icircnălţimea mai mică şi greutatea mai mică a pistonului ceea ce permite micşorarea
gabaritului şi greutatea icircntregului compresor
se reduc dificultăţile de execuţie a pistonului a bloccarterului şi a altor piese ale
compresorului
reducerea greutăţii pistonului permite micşorarea greutăţii şi a dimensiunilor
contragreutăţilor de pe arbore ori dimensiunile contragreutăţilor determină icircnălţimea carterului şi
lungimea bielei Acest avantaj conduce la scăderea in plus a gabaritului şi greutăţii compresorului
fară a influenţa indicii de funcţionare şi exploatare
posibilitatea montării segmentului racleur icircn partea superioară icircmbunătăţindu-se astfel
ungerea porţiunii celei mai icircncărcate a pistonului micşoracircnd uzura pistonului şi cilindrului
posibilitatea de a realiza reglarea debitului compresorului prin menţinerea deschisă a
discului de icircnchidere a supapei de aspiraţie
randamentul mecanic mai ridicat puterea consumată prin frecare fiind mult mai mică
datorită faptului că lungimea pistonului este mai redusă şi datorită micşorării forţelor de inerţie
432 Determinarea principalilor parametrii dimensionali si functionali ai compresorului
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
stabilirea valorii raportului de comprimare ( ) se face pe baza valorilor presiunilor de
vaporizare (p ) şi de condensare (pc) determinate icircn paragraful 42 cu relaţia
Această valoare ne indică faptul că vom avea o comprimare icircntr-o singură treaptă
stabilirea turaţiei compresorului (nc) şi a cursei pistonului (s) se face plecacircnd de la valorile
admisibile pentru factorul de inerţie
[ ] (44)
şi pentru viteza medie a pistonului
= (45)
pentru care se recomandă valorile [m15 middot min2] şi
[ms]
Alegacircnd o valoare pentru viteza medie a pistonului rezultă
= [m] (46)
care icircntrodusă icircn expresia factorului de inerţie conduce la o valoare a turaţiei
compresorului
rsquo= (47)
Se alege = 33middot10 m15 middotmin2
şi ms icircnlocuind se obţine
rsquo= rotmin
Această valoare se rotunjeşte la o valoare care să permită antrenarea directă de la motor
deci se alege turaţia compresorului
nc = 2300rotmin
Cu această valoare a turaţiei compresorului se calculează cursa pistonului
m
Se adoptă
şi se verifică factorul de inerţie care trebuie să fie mai mic de 70 middot103 m-15middotmin 2
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
determinarea diametrului (D) a pistonului şi a numărului de cilindrii (ic) se face ţinacircnd seama
de următoarele considerente
numărul de cilindri pentru compresoarele frigorifice cu piston se alege icircn limitele 2hellip8
ţinacircnd seama că mărirea numărului de cilindrii conduce la micşorarea diametrului pistonului şi deci
la micşorarea maselor icircn mişcarea de translaţie care determină solicitarea asupra pieselor
principale ale compresorului şi trepidaţiile maşinii frigorifice
pentru construcţii uzuale de compresoare frigorifice valoarea raportului = este
recomandată icircntre 05hellip1
Debitul volumic teoretic total necesar a fi descris de toate pistoanele compresorului se
calculează cu relaţia
[m3s] (48)
icircn care este coeficientul de debit al compresorului determinat cu relaţia
(49)
unde
bull este coeficientul de debit datorită existenţei spaţiului mort definit conform diagramei
de calcul a compresorului (fig 47)
= 1 ndash m [( ) -1] (410)
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 47 Diagrama de calcul a compresorului
- caderea de presiune la refulare
- caderea de presiune la aspiratie
unde = - este spaţiul mort relativ şi are valori icircntre 002hellip008 Se alege m = 002
Vm volumul spaţiului mort al compresorului
Vc = volumul cursei pistonului (cilindreea)
p2rsquo presiunea din cilindrul compresorului icircn timpul refulării considerată constantă icircn
diagrama de calcul
p2rsquo= p2 +
- este pierderea de presiune prin laminarea in supapa de refulare a compresorului
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Deci
p2rsquo= 22+22=242 bar
p1 este presiunea medie din conducta de aspiratie
p1 = p0 = 42 bar
nrsquo este exponentul politropic al destinderii de la 3rsquo la 4rsquo pentru care se recomandă valoarea
nrsquo=108 (pentru freon)
Icircnlocuind icircn relaţia (410) se obţine
=1-002 = 0 870
bull - este un coeficient care ţine seama că aspiraţia se face la presiunea p1rsquo şi nu la
presiunea p1
(412)
p1rsquo- este presiunea reală din cilindru icircn timpul aspiraţiei considerată constantă icircn diagrama
de calcul
- sunt pierderile de presiune prin laminare icircn supapa de aspiraţie a
compresorului
Inlocuind in relaţia (412) se obţine
bull este coeficientul de debit datorită icircncălzirii la aspiraţie
se recomandă 0 9
bull este coeficientul de debit datorită pierderilor prin neetanşeităţi
se recomandă 0 95
Inlocuind toţi aceşti coeficienţi icircn relaţia (410) se obţine
= 0 870 middot 0 93 middot 09 middot 0 95 = 0692
Icircnlocuind valoarea coeficientului de debit astfel determinat icircn relaţia (48) se obţine
valoarea debitului volumic teoretic
[m3s]
Icircn continuare pentru a se determina numărul de cilindrii (ic) şi diametrul pistonului (D) se
alege o primă valoare a raportului
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Rezultă icircn prima aproximaţie diametrul pistonului
64 mm
La aceste dimensiuni ( S fiind stabilit anterior) volumul generat de pistonul unui cilindru icircn
timpul unei curse este
[m3]
Ţinacircnd cont de valoarea debitului volumic teoretic total ( =00060 m3s) de
valoarea turaţiei compresorului nc = 2300 rotmin şi de volumul V1rsquo rezultă icircn prima aproximaţie
numărul de cilindrii necesari
icrsquo = = cilindrii
Avacircnd icircn vedere modelele similare se alege deci un compresor cu ic = 2 cilindri
Valoarea cilindreii (reale) va fi
78 middot10-5 m3
iar diametrul pistonului
D = = m
Se adoptă D = 55 mm
Cu valorile astfel calculate se verifică raportul
- valoare ce se icircncadrează icircn recomandări
433 Calculul puterii indicate
Pentru a calcula puterea indicată la o turaţie dată nc trebuie să se determine mai icircntacirci
lucrul mecanic indicat respectiv presiunea medie indicată
Lucrul mecanic indicat se poate obţine grafic ndash prin planimetrare sau se poate calcula icircn
funcţie de valorile punctelor caracteristice ale diagramei de calcul
Puterea indicată se calculează cu relaţia
[kW] (413)
unde pi este presiunea medie indicată
Determinarea punctelor caracteristice ale diagramei de calcul a compresorului
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Valoarea spaţiului mort relativ este m = 002 iar volumul cursei este
Vc=
Rezultă
V3rsquo=Vm= m middotVc = 002 middot 83 middot 10-5 = 017 middot 10-5 m3
V1rsquo=Vm+Vc = 017 middot 10-5+83middot10-5 = 847middot10-5 m3
Consideracircnd pierderile de presiune la aspiraţie şi refulare constante din diagrama de calcul
rezultă
bar
bar
Ţinacircnd seama de ecuaţiile politropice de comprimare şi destindere (p middot Vn = ct) rezultă
volumul icircn punctele 2rsquo şi 4rsquo din diagrama de calcul
(414)
(415)
unde n ndash este exponentul politropic la comprimare
nrsquo ndash este exponentul politropic la destindere
Se alege n = nrsquo = 108
Icircnlocuind icircn (414) si (415) se obţine
m3
m3
Cu aceste valori se poate trasa diagrama de calcul a compresorului
Lucrul mecanic indicat se va obţine prin planimetrare de aceea este necesar să construim
cele două politrope cu o bună aproximaţie
Pentru aceasta ne folosim de ecuaţia politropei
de unde
Din valorile presiunii px se obţine volumul Vx corespunzător
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Valorile necesare trasării politropelor de comprimare respectiv de destindere se găsesc icircn
tabelele 41 si 42
Deci Vx =
Vy =
unde
Tab 41 ndash Valori necesare trasarii politropei de comprimare
pxmiddot105[Nm2] 39 42 43 46 47 507 54 58 62 69 77 86 98 114 137 169 213
Vxmiddot10-5[m3] 95 9 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
Tab 42 ndash Valori necesare trasarii politropei de destindere
pymiddot105[Nm2] 109 101 90 825 683 578 550 505 465 448 425 421
Vymiddot10-5[m3] 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Cu aceste date se trasează diagrama din fig 48
Icircn urma planimetrării suprafeţei diagramei se obţine pentru lucrul mecanic indicat valoarea
Li = 11865 [mm2 desen]
Pentru determinarea presiunii medii indicate se icircmparte lucrul mecanic indicat la valoarea
cilindreei [mm desen]
5992 [mm desen]
Ţinacircnd cont că diagrama este desenată la scară pe scara presiunilor 5992 60 mm
desen corespunde unei presiuni medii indicate
= 6 middot 105 Nm2 = 6 daNcm2
Icircnlocuind icircn expresia puterii indicate (413) se obţine
kW
Icircn continuare se vor alege dimensiunile caracteristice ale pistonului bielei şi arborelui cotit
ale compresorului frigorific cu piston dimensiuni necesare pentru calculul condensatorului şi
pentru alegerea compresorului şi icircntocmirea desenului său de ansamblu Ca model pentru
alegerea şi realizarea desenului de ansamblu al compresorului s-a utilizat un compresor fabricat
de Tehnofrig ndash Cluj ndash Napoca
Dimensiunile caracteristice ale echipajului mobil al compresorului sunt reunite icircn tab 43
pe baza recomandărilor din lucrarea [10]
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Tab 43 ndash Caracteristici dimensionale ale elementelor mobile ale compresorului frigorific
1 Piston
diametrul pistonului ndash D = 55 mm
lungimea pistonului ndash Lp = 100 D = 55mm
inaltimea de compresie ndash Hc 05 D = 28 mm
2 Bolt
diametrul exterior ndash deb = 026 D = 14 mm
lungimea boltului ndash L = 083 D = 46 mm
3 Biela
diametrul exterior al piciorului ndash de = 165 deb= 265 mm
grosimea radiala a bucsei ndash hb = 008 deb = 13 mm
diametrul interior al oiciorului ndash di = deb + 2 hb = 183 mm
latimea corpului bielei la picior ndash Hp = 09 de = 238 mm
latimea corpului bielei la cap ndash Hc = 15 Hp = 35 mm
4 Arbore cotit
diametrul fusului maneton ndash dM 075 D = 40 mm
lungimea fusului maneton ndash LM = 1 dM = 40 mm
diametrul fusului palier ndash dL = 075 D = 40 mm
lungimea fusului palier ndash LL = 07 dL = 28 mm
CAPITOLUL 5
PROIECTAREA GENERALĂ A GRUPULUI CONDENSATOR- VAPORIZATOR
51 Proiectarea generală a condensatorului
Condensatorul face parte din categoria aparatelor schimbătoare de căldură Icircn aceste
aparate se realizează transferul de căldură icircntre două fluide icircn acest caz icircntre agentul frigorific
(freonul) şi aerul exterior care prezintă nivele diferite de temperatură
Fluidul frigorific este purtătorul de căldură şi transmite cantitatea de căldură preluată
trecacircnd din stare de vapori icircn stare lichidă
Condensatorul asemănător unui radiator de răcire a apei este constituit dintr-o carcasă
care conţine conducte paralele orizontale prevăzute cu aripioare de răcire Este montat icircn partea
din faţă sus a agregatului fiind protejat dinspre exterior de un grătar de protecţie Icircn partea dinspre
interior (spate) se află un ventilator acţionat prin curea de la fulia arborelui cotit al motorului
auxiliar care are rolul de a circula aerul din mediul ambiant printre ţevile şi aripioarele
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
condensatorului pentru a răci freonul ajuns aici icircn stare de vapori Căldura preluată de freon din
interiorul caroseriei care a dus la trecerea sa icircn stare de vapori precum şi echivalentul caloric al
lucrului mecanic de comprimare sunt disipate icircn mediul icircnconjurător prin intermediul
condensatorului pe calea vehiculării aerului atmosferic printre conductele şi aripioarele acestuia
de către ventilator
Datorită cedării căldurii către mediul exterior şi presiunii ridicate la care se află freonul
aflat la intrarea icircn condensator icircn stare de vapori se condensează Icircntrucacirct circulaţia freonului prin
conductele condensatorului se realizează de la partea superioară spre partea inferioară avacircnd
traiectoria unei serpentine secţiunea de jos permite o răcire icircn plus a freonului lichid şi deci
creşterea randamentului termic
Avacircnd icircn vedere că icircn ultimii ani au apărut numeroase icircntreprinderi cu profil de frig care
produc o gamă largă de instalaţii frigorifice necesare icircn industrie icircn cele ce urmează se va urmări
posibilitatea utilizării unui condensator deja fabricat icircn ţară care să facă faţă cerinţelor implicate de
transportul auto
Pentru aceasta se va verifica condensatorul răcit cu aer fabricat la Alexandria
La acest condensator registrul de ţevi este aşezat icircn angajament de tip coridor dispunerea
ţevilor precum şi a lamelelor fiind prezentate icircn fig51
Icircn planşa nr3 sunt prezentate dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale condensatorului
fabricat la Alexandria
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Fig 51 Dispunerea ţevilor si lamelelor de răcire ale condensatorului
unde
S1 este distanţa icircntre axele ţevilor S1=0038m
dt este diametrul ţevilor dt=0016m
Sl este pasul lamelelor Sl=0002m
δl este grosimea lamelelor δl=000023m
Cu aceste date se calculează suprafaţa secţiunii libere frontale icircntre 2 lamele- Sl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre două lamele St1
Sl1= SlS1=238=76mm2 (51)
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(2-023)(38-16)=17722=3894mm2 (52)
Raportul acestor suprafeţe determină un alt parametru important
= = =0512 (53)
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn condensator şi secţiunea de trecere sunt conform
planşei nr3
Sl= 828608 = 503424 mm2= 0503424 m2
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
St=S l = 0503424 0512 = 0257 m2
Grosimea peretelui de lamele pe direcţia aerului este( conform indicaţiilor din cartea
tehnică a condensatorului)
B=0160 m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
registrul lamelelor cu ţevi icircn aşezare de tip coridor a condensatorului cu formula [12]
Δpac=00113(walcγ)17 [kgm2s] (54)
unde walc este viteza aerului prin secţiunea liberă a condensatorului ms
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m se determină cu relaţia
dec= (55)
Icircnlocuind vom avea
dec= = 0003276 m
deci Δpac=00113(walcγ)17 =05519(walcγ)17 kgm2 (56)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a condensatorului
=ca acΔtac (57)
Icircn care ca este căldura specifică a aerului la temperatura de condensare
(ca=024 pentru tc=55˚C)
Δtac este creşterea temperaturii aerului la trecerea prin condensator
Δtac= 50 - 42 =8˚C (vezi fig44)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin condensator de către
ventilatorul său
ac= = =5850m3h (58)
Viteza necesară de deplasare a aerului prin condensator va fi
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
walc = = = 636ms (59)
Suprafaţa de schimb de căldură necesară condensatorului trebuie să fie
(Sc)nec = (510)
icircn care k-este coeficientul global de schimb de căldură al condensatorului
k = 21 [12]
(Δtm)c este variaţia de temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea sa prin
condensator (vezi fig44)
(Δtm)c= = (511)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (510) rezultă
(Sc)nec= =6367m2
Din planşa nr3 rezultă că suprafaţa exterioară a condensatorului ales este de
Sext=6603m2
Ceea ce diferă cu aprox35 faţă de valoarea necesară eroare admisibilă pentru aceste
calcule
Icircn concluzie se constată că acest condensator poate fi introdus icircn instalaţia frigorifică
proiectată
52 Proiectarea generală a vaporizatorului
Vaporizatorul ca şi condensatorul este un aparat schimbător de căldură icircn care agentul
frigorific de lucru (freonul) preia căldura unei surse răcind-o sau menţinacircnd-o la temperatură
scăzută Fluidul frigorific fierbe absorbind căldura necesară (pentru trecerea din stare lichidă icircn
stare de vapori) de la mediul pe care icircl răceşte
Vaporizatorul este un schimbător de căldură prin suprafaţă prin conducte trece agentul
frigorific iar la exterior circulă aerul din interiorul caroseriei izoterme care constituie mediul răcit
Vaporizatorul care se va utiliza icircn instalaţia frigorifică de proiectat va fi ca şi condensatorul
un vaporizator fabricat la Alexandria la care registrul de ţevi este aşezat icircn aranjament de tip
coridor similar din punct de vedere constructiv cu cel de la condensator (vezi fig51)
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Caracteristicile dimensionale ale aranjamentului de tip coridor sunt aceleaşi ca cel de
condensator cu deosebirea că pasul lamelelor de răcire este la valoarea Sl = 0004m
Cu aceste date se calculează suprafaţa frontală secţiunii libere icircntre două lameleSl1 şi
secţiunea de trecere efectivă icircntre 2 lameleSt1
Sl1=SlS1=438=152mm2
St1=(Sl-δl)(S1-dt)=(4-023)(38-16)=8294mm2
Raportul acestor suprafeţe determină parametrul
= =8294152=0545
Suprafaţa secţiunii libere de intrare icircn vaporizator şi secţiunea de trecere sunt similare celor
prezentate icircn planşa nr3
Sl = 704608 = 428032 mm2 = 0428032 m2
St = Sl = 0428032 0545 = 0233m2
Grosimea pachetului de lamele pe direcţia aerului este (conform indicaţiilor din cartea
tehnică)
B=0342m
Cu datele de mai sus se poate calcula căderea de presiune a aerului la trecerea prin
lamele cu ţevi icircn aşezare de tip coridor cu formula
Δpav=00113 (walvγ)17 [kgm2]
unde walv este viteza aerului prin secţiunea liberă a vaporizatorului
γ este masa specifică a aerului kgm3
dec este diametrul echivalent icircn m care se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la
condensator
Deci dec= =0006436 m
Rezultă
Δpav=00113 (walvγ)17 =0600(walvγ)17 [kgm2] (512)
Pornind de la relaţia de calcul a sarcinii termice a vaporizatorului
= qv= q0 = 0066140 = 924kw = 7983 kcalh
sau v = ca avΔtav (513)
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
icircn care ca - este căldura specifică a aerului la temperatura de vaporizare (ca=029kcalm3˚C
pentru tv=-5˚C)
Δtav este variaţia de temperatură a aerului la trecerea prin vaporizator
Δtav=10-2=8˚C (vezi fig43)
Rezultă valoarea debitului de aer necesar să fie vehiculat prin vaporizator de către
ventilatorul său
av= = =3440m3h
Viteza necesară de deplasare a aerului prin vaporizator va fi
walv= = =409ms
Suprafaţa de schimb de căldură necesară vaporizatorului trebuie să fie
(Sv)nec= (514)
icircn care k este coeficientul global de schimb de căldură al vaporizatorului (similar cu cel al
condensatorului)
k=21 kcalm2h˚C
(Δtm)v este variaţia d temperatură medie logaritmică a aerului la trecerea prin vaporizator
(vezi fig43)
(Δtm)v= = =105˚C (515)
icircnlocuind aceste valori icircn relaţia (514) rezultă
(Sv)nec= =3620m2
Din cartea tehnică a vaporizatorului fabricat la Alexandria rezultă că suprafaţa sa exterioară
are valoarea
Sext=3772m2
Ceea ce diferă cu aproximativ 42 faţă de valoarea necesară eroare de asemenea
admisibilă pentru aceste calcule
53 Dimensionarea ventilatoarelor pentru condensator şi vaporizator
Ventilatoarele sunt maşini rotative pentru măsurarea presiunii aerului şi au valori reduse
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Atacirct pentru condensator cacirct şi pentru vaporizator se aleg ventilatoare axiale deoarece
prezintă următoarele caracteristici
-dimensiuni reduse
-avantajoase icircn cazurile icircn care spaţiul este limitat
-cost redus
-turaţie mică
-funcţionare silenţioasă
Alegerea ventilatoarelor axiale cu palete plane neprofilate a fost determinată şi de faptul că
sistemul icircn care se montează nu conţine tubulatură de aer
Randamentul acestor ventilatoare este scăzut dar consumul de putere este redus datorită
presiunii mici necesare astfel icircncacirct criteriul privitor la randament poate fi subordonat avantajelor
create de spaţiu şi cost
Criteriul principal după care se face alegerea ventilatoarelor icircl reprezintă debitul de aer
vehiculat Avacircnd icircn vedere acest lucru rezultă
Pentru ventilatorul vaporizatorului
Debitul de aer deja stabilit Vav=3640m3h=095m3s determină alegerea unui ventilator axial
cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0506m
-diametrul butucului d=0122m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se determină parametrii
-suprafaţa activă de trecere a aerului prin rotor
Sact= (D2-d2)= (05062-01222)=01894m2
-viteza axială a aerului
wa= = =5ms
-masa specifică a aerului la temperatura tacv=2˚C este
γ=123kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0125kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)v=ρ =0125 =1567kgm2
-presiunea statică (egală cu căderea presiunii aerului la trecerea prin vaporizator) se
determină cu relaţia (512)
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
(Δpst)v=Δpav=0600(409123)17=9352kgm2
-presiunea totală
(pt)v=(pd)v+(Δpst)v=1567+9352=1092kgm2
-randamentul ventilatorului se adoptă la valoarea
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului va fi
(pv)v= = =017k
Pentru ventilatorul condensatorului
Debitul de aer deja stabilit (vezi51) Vax=5850m3h=1625m3s determină alegerea unui
ventilator axial cu următoarele caracteristici
-diametrul rotorului D=0612m
-diametrul butucului d=0150m
Ţinacircnd cont de aceste caracteristici se calculează următorii parametrii
-suprafaţa activă de trecere prin rotor
Sact= (D2-d2)= (06122-01502)=02765m2
-viteza axială a aerului
wa= = =587ms
-masa specifică a aerului la temperatura de ieşire din condensatortaec=50˚C este
γ=104kgm3
-densitatea aerului corespunzătoare
ρ= = =0106kgs2m4
-presiunea dinamică
(pd)c=ρ =0106 =183kgm2
-presiunea statică corespunzătoare se determină cu relaţia (56)
(Δpst)c=Δpac=05519(636104)17=137kgm2
-presiunea totală
(pt)c=(pd)c+(Δpst)c=183+137=1553kgm2
-randamentul ventilatorului
ηv=06
-puterea consumată la arborele ventilatorului
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
(pv)c= = =041kW
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODOLOGIEI DE IcircNTREŢINERE ŞI A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
MONTATĂ PE AUTOVEHICUL
61 Aparatele ce asigură automatizarea controlul şi urmărirea funcţionări instalaţiei
Instalaţia frigorifică este echipată cu o instalaţie electrică de o complexitate ridicată
capabilă să icirci asigure funcţionarea icircn regimurile descrise icircn cap3 icircn vederea menţinerii
temperaturii comandate O altă funcţie a instalaţiei electrice este aceea de a porni motorul şi de a
icircncărca bateria de acumulatoare
Pentru realizarea funcţiei sale de automatizare control şi urmărire a funcţionării
instalaţiei frigorifice este nevoie de următoarele aparate
Ampermetru - care indică dacă bateria de acumulatoare este icircncărcată de către alternator
icircn timpul funcţionării instalaţiei şi curentul consumat de bujiile incandescente pe timpul preicircncălzirii
icircn vederea pornirii motorului
Siguranţa termică automată - care are rolul de a opri agregatul icircn cazul scăderii presiunii
uleiului icircn motor sub o anumită valoare(105bari) sau al creşterii temperaturii apei din sistemul de
răcire peste 104˚C (valorile limită sunt pentru modelul NWD 30-TK)
Icircntrerupător de preicircncălzire şi pornire-care alimentează bujiile incandescente
Contor de ore - care icircnregistrează numărul orelor de funcţionare a motorului Icircnregistrarea
numărului de ore de funcţionare permite executarea lucrărilor de icircntreţinere la intervale de timp
normate şi urmărirea consumurilor de combustibil şi lubrifianţi
Icircntrerupător pentru comanda dezgheţării- care se acţionează manual şi serveşte la
dezgheţarea vaporizatorului
Indicatoare luminoase- care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
Termostat- care reglează temperatura din interiorul camerei frigorifice comandacircnd turaţia
motorului
Icircntrerupătorul presostatic - pentru presiune mare a freonului- care este montat pe colectorul
de evacuare a freonului din compresor La atingerea valorii de 21 bari a presiunii la refulare a
freonului motorul se opreşte O nouă pornire este posibilă sub 16 bari
Termometru - care indică temperatura din interiorul caroseriei frigorifice
Manometrul presiunii freonului- care este legat printr-o conductă la aspiraţia compresorului
şi indică valoarea presiunii de aspiraţie icircn timpul funcţionării
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Indicatorul presiunii uleiului - care este legat printr-o conductă cu rampa de ungere a
motorului astfel că va indica valoarea presiunii uleiului icircn timpul funcţionării motorului
Indicatorul temperaturii apei de răcire din motor - care este legat la sistemul de răcire şi
indică temperatura apei a cărei valoare normală este icircn jur de 82˚C
Toate aceste aparate icircntrerupătoare indicatoare asigură urmărirea funcţionării instalaţiei icircn
bune condiţiuni
62 Exploatarea instalaţiei frigorifice
Asigurarea calităţii şi fiabilităţii instalaţiilor frigorifice impune respectarea unor condiţii de
bază după cum urmează
-utilizarea materialelor de calitate ireproşabilă
-prelucrarea la icircnaltă precizie a pieselor componente
-respectarea unei igiene industriale pe tot parcursul fabricaţiei dar icircn deosebi la asamblări
şi montaj
-reglarea cu exigenţă maximă a aparatajului de protecţie comandă şi automatizare
-asigurarea unui SERVICE intern precum şi asigurarea celui extern
Icircn vederea asigurării unei exploatări adecvate este foarte important ca instalaţia frigorifică
să nu fie deschisă cacircnd este icircn vacuum Dacă se schimbă o piesă iar pentru aceasta se impune
deschiderea instalaţiei se recomandă şi schimbarea filtrului deshidrator
Dacă agregatul a stat sau a funcţionat un timp oarecare fără icircncărcătură de gaz refrigent
din cauza unei scurgeri instalaţia trebuie vacuumată cu o pompă de vid după ce icircn prealabil
scurgerea a fost remediată şi icircnainte de a se fi icircncărcat cu agent refrigerent
Agregatul nu trebuie să funcţioneze niciodată fără icircncărcătură de gaz refrigerent sau cu o
conductă din instalaţia frigorifică spartă deoarece aceasta va cauza uzarea (oxidarea) uleiului
frigorific din compresor urmată de o ldquocontaminarerdquo a icircntregii instalaţii care conduce la murdărirea
(blocarea) supapelor compresorului Orice cantitate de aer prezentă icircn instalaţia frigorifică va
conţine umiditate care va avea ca efect scăderea randamentului termic
O cantitate mai mare de freon icircn instalaţie decacirct care prescrisă are de asemenea efect
nefavorabil asupra instalaţiei
621 Verificări icircnainte de pornire
Icircnainte de punerea icircn funcţiune a agregatului se fac o serie de verificări
-nivelul uleiului din motor
-nivelul antigelului din sistemul de răcire a motorului
-scurgeri de ulei combustibil antigel agent de răcire
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
-nivelul electrolitului din bateria de acumulatoare starea bornelor legăturile şi conexiunilor
acestora fixarea bateriei
-starea clapetei din hora de răcire dacă este acţionată dacă are arcurile de readucere icircn
stare bună
-condensatorul dacă este necesar se va curăţi
-tubulatura de aer din interiorul caroseriei frigorifice
-starea aparatelor de bord
-nivelul uleiului din compresor
-nivelul freonului
622 Verificări după pornire
După pornire se vor verifica şi urmării
-nivelul presiunii uleiului din motor
-indicaţiile termometrului antigelului din motor
-icircncărcarea indicată de ampermetru
-valorile presiunii de aspiraţie la manometrul de presiune a freonului
-aprinderea lămpilor care indică regimul de funcţionare al instalaţiei
-prin rotirea icircnceată a butonului termostatului icircn jurul valorii temperaturii indicate de
termometru se va observa schimbarea regimurilor de funcţionare şi intrarea icircn turaţie a motorului la
valorile cunoscute ale temperaturii concomitent cu variaţia presiunii la manometrul de freon
-evoluţia temperaturii icircn caroserie icircn funcţie de regimul icircn care lucrează agregatul
funcţionarea icircn regim de dezgheţare şi terminarea automată a acestui regim
schimbarea regimului de funcţionare cacircnd temperatura caroseriei a ajuns la valoarea
comandată
63 Stabilirea metodologiei de diagnosticare
Punctul de plecare al constatărilor deficienţelor pentru partea de ldquofrigrdquo icircl constituie
temperaturile şi presiunile diferitelor elemente ale instalaţiei aşa cum se va arăta icircn continuare
631 Temperatura din interiorul caroseriei
Temperatura din interiorul caroseriei frigorifice- indicată pe termometru- este un parametru
pentru funcţionarea normală sau anormală a instalaţiei
Dacă temperatura nu poate fi reglată la nivelul celei comandate de la butonul termostatului
aceasta poate avea una din următoarele cauze
Circulaţia incorectă a aerului rece icircn interiorul caroseriei datorită unei stivuiri sau aşezări
icircnghesuite a icircncărcăturii Aerul rece trebuie să circule liber icircn jurul icircncărcăturii iar la fructe şi
legume proaspete şi prin aceasta
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Icircntinderea insuficientă a curelei care antrenează arborele ventilatoarelor condensatorului şi
vaporizatorului
Turaţia motorului sub valoarea 1350-1400rotmin
Murdărirea serpentinelor condensatorului sau vaporizatorului are acelaşi efect ca şi
depunerea de gheaţă icircngreunacircnd trecere aerului şi deci diminuarea schimbului de căldură
O solicitare excesivă a instalaţiei din cauza deschiderii uşilor frigorifice
632 Presiunea de refulare din compresor
Presiunea de refulare variază icircn funcţie de temperatura de condensare şi de presiunea de
admisie şi este influenţată de următorii factori
aerul necondensabil icircn instalaţie duce la o creştere a presiunii icircn funcţie de cantitatea de
aer aflată icircn instalaţie
restracircngerea circulaţiei aerului printre serpentinele condensatorului urmare a depunerii de
murdărie icircntre aripioarele acestuia duce la creşterea presiunii de refulare
o cantitate prea mare de freon icircn instalaţie conduce la creşterea presiunii de refulare
o strangulare a circuitului freonului icircntre compresor şi valva de expansiune (presiune mare)
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie face ca presiunea de refulare să fie prea mică
633 Temperatura conductei de lichid de la rezervorul de freon la valva de expansiune
Icircn timpul funcţionării normale a agregatului această conductă va fi puţin mai caldă decacirct
temperatura mediului ambiant Dacă această conductă este exagerat de caldă sau de rece indică
condiţii anormale cauzele putacircnd fi următoarele
strangularea conductei icircntr-un loc oarecare va avea ca urmare o destindere a freonului
după acel loc icircn sensul de circulaţie fapt ce va conduce la răcirea conductei icircncepacircnd cu locul
strangulării
o cantitate prea mică de freon icircn instalaţie Dacă icircn rezervorul de freon nu se află lichid
freonul va părăsi rezervorul sub formă de vapori calzi şi astfel va icircncălzi conducta de lichid
634 Temperatura conductei de aspiraţie la compresor
Prin conducta de aspiraţie freonul ajunge de la vaporizator la compresor trecacircnd prin
mantaua schimbătorului intern de căldură separatorul de lichid furtunul de aspiraţie şi regulatorul
de presiune la aspiraţie Temperatura acestei conducte este influenţată de aceeaşi factori ca şi la
conducta de lichid Icircn timpul funcţionării normale conducta este rece fără să prezinte urme de
gheaţă sau brumă Dacă are depuneri de gheaţă sau brumă icircnseamnă că este o strangulare ceea
ce face ca pe vaporizator să se depună multă gheaţă
635 Presiunea la aspiraţia icircn compresor
Presiunea de aspiraţie variază icircn funcţie de temperatura din caroseria frigorifică Presiuni
anormale pot fi cauzate de
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
vaporizator Depunerea de prea multă gheaţă pe vaporizator are icircntotdeauna ca urmare o
presiune de aspiraţie scăzută
antrenarea uleiului frigorific icircn cantitate prea mare icircn instalaţia frigorifică Prea mult ulei icircn
instalaţia frigorifică poate duce la o strangulare icircn filtru deshidrator sau icircn valva de expansiune şi
deci la scăderea presiunii de aspiraţie şi a randamentului de răcire
strangularea icircn conducta de lichid Din cauza unei obturări la ieşirea din rezervorul de freon
icircn filtrul deshidrator sau icircn valva de expansiune poate rezulta scăderea presiunii de aspiraţie
cantitate insuficientă de freon icircn instalaţie
valva de expansiune defectă Dacă tubul capilar este rupt valva va icircnchide şi compresorul
care va intra icircn vacuum Dacă şurubul de reglaj al valvei de expansiune este prea stracircns (reglaj
prea mare al supraicircncălzirii) va avea loc o scădere a presiunii de aspiraţie Dacă şurubul este prea
puţin stracircns (reglaj prea mic al supraicircncălzirii) cuiul poanton va deschide prea mult şi va duce la
creşterea presiunii de aspiraţie
636 Alte defecţiuni
Dacă icircn timpul funcţionării carterul compresorului este rece se va opri imediat motorul
cauza putacircnd fi pătrunderea freonului lichid icircn compresor
Defectarea triplei valve se poate manifesta icircn diferite feluri
Cacircnd nu etanşează pistonaşul din stacircnga care icircnchide trecerea freonului spre serpentina
de decongelare atunci cacircnd agregatul funcţionează icircn regim de răcire poate avea drept
consecinţă creşterea presiunii de aspiraţie şi scăderea randamentului de răcire Dacă pistonul din
dreapta este defect şi nu etanşează tripla valvă nu va permite funcţionarea icircn regim de
decongelare sau icircncălzire
Defectarea schimbătorului de căldură icircn sensul spargerii conductei sale interioare care face
parte din conducta de lichid conduce la creşterea presiunii de aspiraţie şi concomitent la
scăderea presiunii de refulare urmate de scăderea randamentului frigorific
Alături de alte defecţiuni mai pot apare şi
altele care icircmpreună cu cauzele care le-
au generat sunt indicate icircn tab61
CAUZE
DEFECŢIUNI
Icircncărcătura de refrigerent este prea mare Presiune de refulare prea mare
Icircncărcătura de refrigerent este prea mică Presiune de refulare prea mică
Lipseşte refrigerentul Presiune de admisie prea mare
Aerul ce trece prin condensator este prea
cald
Presiunea de refulare lipsă
Ştrangularea curentului de aer Presiune de admisie prea mică
Aerul ce trece prin condensator este prea
rece
Presiune de admisie lipsă
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Aer icircn sistem Agregatul lucrează icircn vacuum
Paletele ventilatde la condensatsunt
icircndoite sau rupte Bule de gaz icircn indicatorul de lichid
Ştrangularea trecerii aerului icircn evaporator Conducta de admisie acoperită cu gheaţă
Evaporatorul necesită dezgheţare Nu se realizează golirea sistemului
Ventilul de refulare al compresorului are
scurgerii
Nu se menţine vacuum icircn compresor
Ventilul de admisie al compresorului are
scurgeri
Compresor gazos
Prea mult ulei de compresor icircn circuit Agentul nu răceşte
Pompa de ulei defectă (icircn compresor) Agentul nu dezgheaţă
Lagărele compresorului au joc sau sunt
topite
Talerele supapelor din compresor sunt
rupte
Camera de presa valvei de expansa
pierdut icircncărcătura
Camera de presa valvei de expanseste
montată incorect
Camera de presa valvei de expansare
contact insuficient
Valva de expansiune deschide prea mult
Valva de expansiune inchide prea mult
Acul valvei de exansiune este uzat sau
neetanş
Valva de expanseste parţial inchisă de
gheaţă murdărieetc
Lichidul refrigerent intră icircn compresor
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
joase
Ştrangularea conductei pe partea presiunii
icircnalte
Deshidrator parţial icircnfundat
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne
deschisă
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit deschis
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
Solenoidul clapetei ptdezgheţare
icircnţepenit icircnchis
Conexiunea electrică este slăbită sau
ruptă
Clapeta pentru dezgheţare rămacircne icircnchisă
64 Icircntreţinerea instalaţiei frigorifice
Compresorul- se verifică aspectul organelor şi mecanismelor articulaţiilor
icircmbinărilor curăţirea şi ungerea la fiecare 4 luni Anual se execută demontarea
compresorului se face ajustarea cuzineţilor uzaţi icircnlocuirea segmenţilor şlefuirea supapelor
controlul pompei de ulei curăţirea filtrului de aspiraţie şi refulare O dată la 6 ani se execută o
reparaţie capitală la care se execută alezarea cilindrilor rectificarea arborelui cotit sau icircnlocuirea
lui dacă este cazul icircnlocuirea pistoanelor deteriorate
Condensatorul- se controlează o dată la 6 luni şi constă icircn verificarea aspectului icircmbinător
stării ţevilor ventilelor de apă reglajul debitelor la conductele principale Reparaţia curentă se
execută o dată pe an şi constă icircn dezacircncrustarea pietrei de pe conducte şi jgheaburi reglajul
debitelor Reparaţia capitală se face o dată la 10 ani icircnlocuind 50 serpentinele ventilele
schimbarea compartimentului condensorului
Ventilele- cele de aspiraţie refulare şi siguranţă se repară odată cu compresorul
Vaporizatorul- se revizuire la 3 luni verificacircnd icircnclinarea fixarea conductelor etanşeitatea
ventilelor Reparaţia curentă se execută odată pe an cu revizia serpentinelor controlul armăturilor
de intrare şi ieşire Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani cu schimbarea ţevilor pacircnă la
50 şi a armăturilor defecte Se vopsesc şi se face proba de etanşeitate
Armăturile şi conductele- se verifică odată la 3 luni verificacircnd aspectul exterior fixarea
ţevilor icircnchiderea şi deschiderea armăturilor Reparaţia capitală se execută odată la 10 ani
icircnlocuind conductele pacircnă la 50
Filtrele- periodic odată la 2 luni cu verificarea exterioară a corpurilor şi icircnclinarea la
conductele de aspiraţie O data la 5 ani se execută reparaţia capitală schimbacircnd icircn plus sita
Aparatele de măsură- se revizuiesc periodic odată pe lună verificacircnd modul de fixare al
aparatelor starea montajului şi contactelor Reparaţia curentă se face la fiecare 6 luni verificacircnd
justeţea indicaţiilor de pe locul de instalare cu un aparat etalon Repararea se face de către
metrologi specializaţi icircn ateliere sau laboratoare autorizate
CAPITOLUL 7
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare
PROCESUL TEHNOLOGIC DE MONTARE A INSTALAŢIEI FRIGORIFICE PE
AUTOVEHICUL ŞI DE DEMONTARE DE PE AUTOVEHICUL
Icircn vederea montării instalaţiei frigorifice pe autocamionul furgon se parcurg următoarele
etape
se aduce autocamionul complet echipat la locul de montare al instalaţiei
se pregătesc elementele componente ale instalaţiei icircn vederea montării lor pe autovehicul (
se verifică integritatea lor constructivă )
se decupează icircn caroseria izotermă pe peretele frontal găurile de acces pentru lagărul
ventilatoarelor şi conductelor de freon
se montează icircn interiorul caroseriei grupul vaporizator ndash ventilator prin intermediul suporţilor
fixaţi pe peretele frontal
se montează tubulatura metalică din tablă necesară orientării curentului de aer frigorific
spre interiorul caroseriei verificacircndu-se cotele de montaj prevăzute icircn planşa numărul 1
se montează icircn exteriorul caroseriei izoterme pe peretele frontal ansamblul condensator
ndash ventilator ndash compresor şi motor auxiliare pe suporţii metalici fixaţi de caroserie
se montează carcasa de protecţie metalică a grupului de răcire din exterior
se verifică sistemul de fixare al construcţiei metalice precum şi legăturile dintre elementele
componente ale instalaţiei
se montează scara de acces la construcţie metalică amplasată icircn exterior pe peretele
frontal
se execută cacircteva probe funcţionale ale instalaţiei verificacircnd etanşeităţile conductelor de
legătură nivelul zgomotului produs de instalaţie icircn timpul funcţionării şi gradul de răcire al
interiorului caroseriei izoterme
Pentru demontarea instalaţiei frigorifice de pe autocamion operaţiile se execută icircn ordinea
inversă de la montare