Domeniile de Utilizare a Frigului Artificial 1

download Domeniile de Utilizare a Frigului Artificial 1

of 28

  • date post

    22-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    145
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of Domeniile de Utilizare a Frigului Artificial 1

1. Domeniile de utilizare a frigului artificial.Frigul artificial joac un rol important n dezvoltarea numeroaselor ramuri ale economiei, n apariia unor ramuri ale tehnicii precum i n mbuntirea condiiilor de trai ale populaiei. Se remarc , n special, utilizarea frigului n:- industria alimentar pentru conservarea i transportarea produselor alimentare uor alterabile, n vinificaie, fabricarea berii, ngheatei, produselor de cofetrie etc.;- construcia de maini pentru obinerea oxigenului i gazelor inerte necesare pentru tierea i sudarea metalelor, precum i pentru prelucrarea oelurilor la temperaturi joase, ceea ce permite mrirea duritii i a rezistenei.- metalurgie pentru intensificarea proceselor de topire a oelului, elaborarea fontei, feroaliajelor i a metalelor neferoase prin mbogirea aerului insuflat cu oxigen;- industria chimic pentru separarea amestecurilor de gaze i n particular, a aerului cu obinerea oxigenului, azotului i a gazelor inerte. De asemenea, frigul este utilizat pentru condensarea vaporilor, uscarea gazelor, separarea soluiilor complexe, cristalizarea srurilor, reglarea sensului i vitezei reaciilor chimice, precum i n scopul extragerii deiterului din hidrogen tehnic, utilizat i n fabricarea fibrelor sintetice, a materialelor plastice precum i a cauciucului sintetic;- industria farmaceutic pentru producerea medicamentelor pe baz de penicilin, streptomicin, eter etc.;- industria minelor i de construcii pentru congelarea solurilor i consolidarea minelor;- medicin pentru rcirea local n scop de anestezie n interveniile chirurgicale (criochirurgie) precum i pentru pstrarea unor organe n scop de transplantare;- industria transporturilor feroviare, rutiere i maritime pentru transportarea produselor alimentare, a gazelor lichefiate i a petelui;- energetic pentru crearea diferitelor dispozitive bazate pe superconductibilitate, transformatoare i generatoare de putere mare, linii de transport a energiei electrice;- aviaie i cosmonautic pentru alimentarea cu oxigen a oamenilor la altitudine i n spaiul cosmic, pentru condiionarea aerului i pentru rcirea aparaturii electronice;- sport pentru realizarea patinoarelor artificiale;- gospodrie pentru pstrarea i tratamentul termic al produselor alimentare.2. Clasificarea masinilor frigorifice.Mainile frigorifice se pot clasifica dup: tipul de energie consumat, n funcie de proprietile i starea de agregare ale agenilor de lucru, tipul ciclului.Dup tipul de energie consumat se pot deosebi maini cu comprimare, maini cu consum de cldur, maini termoelectrice precum i maini cu jet.Ca surs de energie la mainile cu comprimare se utilizeaz energia electric sau mecanic. La mainile cu consum de cldur se refer mainile cu sorbie, care se clasific la rndul lor n maini cu absorbie i adsorbie.Mainile termoelectrice care au la baz efectul Peltier, permit obinerea frigului prin utilizarea direct a energiei electrice.n funcie de proprietile i starea de agregare a agenilor de lucru, mainile frigorifice se mpart n maini frigorifice cu vapori i cu gaze. Spre deosebire de mainile frigorifice cu gaze la care starea de agregare a agentului nu se modific, la cele cu vapori este necesar condensarea vaporilor comprimai i vaporizarea agentului destins.Dup tipul ciclului mainile frigorifice se grupeaz n:- maini care acioneaz pe baza unui ciclu nchis. n aceste maini agentul de lucru trece prin diferite elemente componente ale unui contur nchis, proces n care temperatura variaz ntre limitele impuse de cele dou surse de cldur. n aceast categorie se ncadreaz mainile cu comprimare mecanic de vapori, mainile cu absorbie, unele maini cu comprimare mecanic de gaze precum i mainile cu ejector;- maini ce funcioneaz pe baza unui proces deschis. Ele sunt caracterizate prin aceea c n timpul funcionrii agentul este total sau parial extras din main. n locul agentului evacuat este introdus o nou cantitate de agent.3. Principiile fizice de obtinere a temperaturilor joase.Pentru obinerea temperaturilor moderat joase se utilizeaz: procesele de laminare procesele de destindere adiabate efectul turbionar (efectul Ranque), efectul termoelectric (efectul Peltier), transformrile fizice ale corpurilor lichide i solide.

2.1. Procesul de laminareProcesul de laminare const n expansiunea gazelor sau lichidelor la trecerea lor prin ventilele de laminare sau alte rezistene fr ndeplinirea lucrului exterior fiind nsoit de scderea presiunii. Sunt dou cazuri: laminarea gazului ideal i laminarea gazului real.Wa...daca va uitati in curs...ap eu nu stiu cum sa scrim ca sa fie putin, da in primu rind clar...eu propun numai sa le enumeram...multumesc!!4. Diagramele de stare a aghentilor frigorificiStrile sub care se poate prezenta o substan din punct de vedere al rezistenei la deformare prin fore exterioare definesc strile de agregare. Exist trei stri fundamentale de agregare (solid, lichid, gazoas) i o a patra stare de agregare (plasm). Trecerea unei substane dintr-o stare de agregare n alta se numete transformarea de faz.Ca schimbri de faz exist: - topirea;- solidificarea;- vaporizarea;- condensarea;- sublimarea;- desublimarea.Toate transformrile de faz ale substanelor pure se produc la temperatur constant, dac presiunea rmne constant. Valorile presiunii i temperaturii la care are loc schimbarea de stare definesc aa numita stare de saturaie.Diagrama presiune - entalpie, larg utilizat n tehnica frigului, are reprezentate n abscis entalpii specifice n J/kg sau kcal/kgf, iar n ordonat presiuni n bar sau kgf/cm. Diagrama cuprinde curba de saturaie corespunztoare transformrii de faz lichid - vapori (vaporizare) i vapori - lichid (condensare), n fig.3.11 este reprezentat diagrama lg p i (se prefer ca n ordonat s se reprezinte logaritmi zecimali ai presiunii n loc de presiune, acest lucru asigurnd o citire mai exact a valorilor parametrilor de stare n domeniul temperaturilor sczute).Cmpul diagramei este mprit de ctre curba de saturaie i izoterma care trece prin punctul critic (numit izoterma critic) n 4 zone:Fig. 3.11. Diagrama de stare presiune -entalpie (lg p i) zona l de lichid, situat n stnga curbei de saturaie pn n punctul K i sub izoterma critic. Ramura (aK) a curbei de saturaie se numete curb de saturaie a lichidului; zona II de vapori supranclzii, n dreapta curbei de saturaie i sub izoterma critic. Ramura (Kb) a curbei de saturaie poart denumirea de curb de saturaie a vaporilor; zona III de vapori umezi, numit astfel deoarece aici exist n echilibru cele dou faze, lichid i vapori;

zona IV de stare gazoas.n fig. 3.12, sunt reprezentate n diagrama presiuneentalpie, principalele curbe care exprim transformrile simple (izoterme, izobare, izocore, izentrope). Izotermele (T=const) sunt curbe de forma (a12b) care traverseaz zonele de lichid, vapori umezi i vapori supranclzii.

Fig. 3.12. Principalele tipuri de curbe din diagrama de stare presiune-entalpieIzobarele (p = const) sunt drepte parale-le cu axa absciselor, de forma (c12d).n domeniul vaporilor umezi, izotermele se suprapun peste izobare, deoarece transformarea de faz lichid - vapori are loc la temperatur i presiune constant.

Izentropele (s = const) sunt curbe de for-ma (), iar izocorele au forma (z 2 w) cu schimbarea de pant n punctul de intersecie cu curba de saturaie.

Diagrama temperatur - entropie (T s) are reprezentate n abscis entropiile specifice s n J/(kgK) sau kcal/(kgC), iar n ordonat temperatura n K. n fig. 3.13, este redat diagrama (T s) cu principalele tipuri de curbe.Din punct de vedere al lucrului cu diagramele de stare este necesar i util s precizm proprietile fundamentale ale diagramelor lg p i i T s. n diagrama lg p i cantitile de cldur n transformrile izobare i lucrul mecanic n transformrile adiabate sunt reprezentate de segmente de dreapt paralele cu axa absciselor, cuprinse ntre dou drepte paralele cu axa ordonatelor care trec prin punctele de nceput i sfrit de transformare.Fig.3.13. Principalele tipuri de curb din diagrama de stare temperatur-entropie (T s)n diagrama T s, can-titile de cldur n transformrile izobare sunt reprezentate de arii cuprinse sub curba transformrii, axa absciselor i dou drepte paralele cu axa ordonatelor, care trec prin punctele de nceput i sfrit de transformare, fapt care face ca aceast diagram s se numeasc i diagram caloric.

5. Transformarile de stare ale agentilor frigorifici.Fie un sistem termodinamic oarecare (fig.3.1). n cazul general, el poate schimba cu exteriorul energie i substan, adic cldur, Q; lucru mecanic, L; mas, M.Prin definiie, un sistem se afl n stare de echilibru termodinamic, atunci cnd, aflndu-se n condiii exterioare invariabile, condiiile lui interioare (adic mrimile de stare) nu se modific ci se menin constante.Ca urmare a schimburilor de energie cu exteriorul, sistemul i modific starea termodinamic. Prin definiie, prin transformare termodinamic de stare se nelege trecerea unui sistem termodinamic dintr-o stare de echilibru n alta prin parcurgerea unei succesiuni de stri, caracterizate prin valori precise ale parametrilor de stare.Fie starea 1 (p1, v1 T1). Sub aciunea mediului exterior (vezi fig. 3.2) sistemul trece din starea 1 n starea 2 (p2, v2, T2). Strile 1 i 2 sunt stri de echilibru. Dac schimburile de cldur i lucru mecanic cu exteriorul se produc cu viteze mari, n regim dinamic (nestatic, nestaionar, tranzitoriu sau nestabilizat) atunci distribuia mrimilor de stare este neuniform, fiind necesar un anumit interval de timp pentru egalizarea lor n funcie de viteza cu care se produc schimbrile de energie cu exteriorul, drumul transformrii de la starea 1 la starea 2 este diferit. La trecerea din starea 1 n starea 2, variaiile parametrilor de stare depind numai de starea iniial i de cea final. Dac transformarea se poate produce i n sensul invers, de la 2 la 1, sistemul trecnd prin aceleai stri intermediare, ea este numit reversibil.Procesul ireversibil este procesul n care:- strile intermediare sunt diferite ;- n mediul ambiant se produc schimb