Elemente de Ingineria Frigului

UNIVERSITATEA DE TIINE AGRICOLE I MEDICIN VETERINAR ION IONESCU DE LA BRAD, IAIFACULTATEA DE ZOOTEHNIESPECIALIZAREA CONTROLUL I EXPERTIZA PRODUSELOR ALIMENTARE

Elemente de Ingineria Frigului

NDRUMTOR: Prof.Roca Radu

2011 Dimensionarea instalaiilor frigorifice pentru un spaiu frigorific

Depozitele frigorifice, denumite i frigorifere sau antrepozite frigorifice, sunt spaiircite, destinate pstrrii produselor alimentare.Depozitele frigorifice pot s cuprind mai multe tipuri de spaii rcite:- Tunele de refrigerare(TC);- Depozite pentru produse refrigerate(DR);- Tunele de congelare(TC);- Depozite pentru produse congelate(DC)

Tipul produsului: carne de pui Temperatura interioar:-20CSpaiu: DC4Etape:a)Determinarea sarcinilor frigorificeb)Calculul parametrilor instalaiei frigorificec)Alegerea componentelor instalaiei frigorificed)Alegerea parametrilor aerului insuflat

Determinarea necesarului de frig i calculul parametrilor instalaiilor frigorificeNecesarul de frig se calaculeaz din bilanul termic, pentru un interval de24 ore [kJ/24], folosind relaia:Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4,n care: Q1 cantitatea de cldur ptruns din exterior; Q2 necesarul de frig tehnologic; Q3 necesarul de frig pentru ventilarea camerelor; Q4 necesarul de frig pentru acoperirea pierderilor din timpulexploatrii. Schema unui depozit frigorific

1.Se determin suprafaa util a depozitului: Sui=S/ n care S este suprafaa depozitului, iar coeficientul are valorile: 1,4 pentru tunele de refrigerare cu suprafaa util sub 80 m2; 1,4 pentru tunele de congelare; 1,3 pentru depozite de produse refrigerate avnd suprafee ntre 80 i200 m2; 1,3 pentru depozite de produse congelate cu suprafee sub 300 m2.2.Cunoscnd norma de ncrcare cu produse pe unitatea de suprafa (tabelul), se determin cantitatea de produse stocate: m=NSui [kg]Cantitatea de produse se poate determina i cu ajutorul indicelui dencrcare i, unele valori fiind prezentate n tabelele 163b i 16.4. Volumul efectiv ocupat de ctre produse va fi dat de relaia: Vef = k Vtot [m3]n care Vtot este volumul total disponibil, iar coeficientul de utilizare k are valorile urmtoare:Suprafaa total a pardoselii [m2]nalimea spaiului [m]Indicele de utilizare, k

40,68

Cu aceste date, cantitatea de produse va fi: m=iVef [kg]

3.Cantitatea de cldur ptruns din exterior prin izolaii, datorat diferenelor de temperatur i radiaiei solare, se determin cu relaia:Q1=86,4kiSi(ti+tr) [kJ/24h],unde:ki-coeficientul global de schimb de caldur al elementului i;pentru pereii exteriori i interiori se consider o structur multistrat, cu urmtoarele caracteristici: Perete exterior:-tencuiala exterioara cu 1=1 W/m.K i 1=2....3 cm;-zidrie din beton expandat cu 2=0,23....0,52 W/m.K i 2=25 cm;-tencuial suport cu 3=1,16 W/m.K i 3=2...3 cm;-bariera de vapori cu 4=0,384 W/m.K i 4=3....5 cm;-izolaie din polistiren cu 5=0,004 W/m.K i 5=10 cm;-tencuial finit cu 6=1,16 W/m.K i 6=2...3 cm.

Structura multistrat a peretelui:

Perei interior:-tencuiala exterioara cu 1=1 W/m.K i 1=2....3 cm;-zidrie din beton expandat cu 2=0,23....0,52 W/m.K i 2=25 cm;-tencuial suport cu 3=1,16 W/m.K i 3=2...3 cm;-izolaie din polistiren cu 4=0,004 W/m.K i 4=10 cm;-tencuial finit cu 5=1,16 W/m.K i 5=2...3 cm.

Plafonul se va considera format din urmatoarele straturi( de la interior spre exterior):-tencuial finit cu =1,16 W/m.K i =2....3 cm;-izolaie din polistiren cu =0,004 W/m.K i =10 cm;-planeu din beton armat cu =2,03W/m.K i =25 cm;-strat de bitum cu =0,17 W/m.K i =5 mm;-strat de pietri cu =0,7 W/m.K i =4 cm.

Podeaua se consider format din urmtoarele straturi (de la interior spre exterior):-covor PVC cu =0,33 W/m.K i =3 mm;-hidroizolaie cu =0,17 W/m.K i =25 cm;-planeu din beton armat cu =2,03W/m.K i =25cm;-strat din pietri cu =0,7 W/m.K i =4 cm.

Coeficientul global de transfer se calculeaz pentru fiecare element deconstrucie n parte, folosind relaia:

n care: - coeficieni de transfer termic convectiv (pentru suprafaa dinspre mediul exterior a pereilor ext = 29 W/m2.K; pentru suprafaa exterioar a pereilor interiori ext = 12 W/m2.K; pentru suprafaele dinspre interior ale pereilor int = 8 W/m2.K). Pentru pardoseal se admite 1/ext = 0. Si suprafaa elementului i (perete, podea sau plafon); ti diferena de temperatur la care se gsete peretele respectiv:- pentru perei exteriori i plafoane ce sunt n acelai timp i acoperi (terase), diferena de temperatur pentru care se face calculul este ti = tc = 30 ti (temperatura exterioar se consider 300C);- pentru perei interiori, plafoane i pardoseli ce separ spaiul frigorific de unul nefrigorific care comunic direct cu exteriorul: ti = (0,70,8)tc;- pentru perei interiori, plafoane i pardoseli ce separ spaiul frigorific de unul nefrigorific care nu comunic direct cu exteriorul: ti = 0,6tc;- pentru perei interiori, plafoane i pardoseli ce separ dou spaii frigorifice similare ti = 0,4tc;- pentru pardoseli realizate pe sol se consider c temperatura solului este de 150C. tr diferen de temperatur ce ine cont de influena radiaiei solare,care se ia n calcul pentru pereii exteriori i plafoanele ce sunt i acoperi:- tr = 0 pentru perei exteriori orientai spre N;- tr = 5100C pentru perei exteriori orientai spre E, V, SE, SV;- tr = 150C pentru perei exteriori orientai spre S;- tr = 15180C pentru plafoane care sunt i acoperi sau teras.Pentru uurarea calculelor rezultatele se vor centraliza ntr-un tabel, dup modelul de mai jos.Elementulk[W/m2K]S[m2]ti[0C]tr[0C]kSi( ti +tr)

Perete interior10.3642120181.44

Perete exterior20.3563010220.5

Perete interior30.3642120181.44

Perete interior40.3663180408.24

Podea2.082162008985.6

Plafon0.3521635184006.8

Suma13984.02

Q1=86.04kiSi[ti +tr]=86.413984.02=1208219 [kJ/24h] Pentru perei exteriori, valorile maxime admise pentru coeficientul global de transfer de cldur k sunt date n tabelul urmtor:Pentru perei interiori, valorile maxime admise pentru k, n funcie de destinaia spaiului, sunt prezentate n tabelul urmtor:

4. Necesarul de frig pentru rcirea produselor se determin cu relaia1:Q2= m [(ii if)+ 28,35 m] [kJ / 24h] - pentru congelare, m cantitatea de produse [kg]; ii, if entalpia iniial, respectiv final a produselor (tabelul 16.6, nfuncie de temperaturile iniiale i respectiv finale ale produselor) [kJ/kg]; m pierderea de mas a produselor [%] (tabelul 16.7);Ns[kg/m2] Ns-tabelul16.3a550-600 [kg/m2]Nv[kg/m3] Nv- tabelul16.3b, tabelul16.4300[kg/m3]Su= [m2] Su==166.15[m2]m1= Ns Su[kg] m1=570166.15=94705.5 [kg]m2= NvVu[kg] m2=300430.92=129276 [kg]Vu=kVtot[m3] Vu=7560.57=430.92[m3]=11990.75m[%]-tabelul16.7 -0.505. Necesarul de frig pentru ventilarea spaiilor ine cont de introducerea de aer proaspt:Q3 = Vtot a i (iex ii ) [kJ / 24h], V volumul camerei ventilate [m3]; a = 24 schimburi de aer/zi pentru depozitele de carne, lapte i produse lactate, 24...48 pentru fructe i legume; iex, ii entalpia aerului din exterior, respectiv din interior [kJ/kg]; aceasta se determin cu ajutorul diagramei Mollier, pentru o umiditate relativ a aerului exterior de 60 %. Pentru aerul din interiorul spaiului, umiditatea relativ se determin conform datelor din tabelul 16.9 pentru produsele refrigerate, iar pentru congelate se consider o umiditate relativ de 95 %. i densitatea aerului din interiorul depozitului - rezult din ecuaia destare:

i= = =1.39544Q3=75631.39544(69.75248+18.31)=278705.23 [kJ/24h]

6. Necesarul de frig pentru acoperirea pierderilor din timpul exploatrii (aporturi de cldur din exterior la deschiderea uilor, aporturi de cldur datorate personalului care intr n ncpere, aporturi de cldur de la sursele de iluminare i motoarele electrice ale ventilatoarelor etc) se determin cu o relaie aproximativ:Q4 = Q1 [kJ / 24h] ,n care depinde de suprafaa depozitului: S > 300 m2: = 0,1; 150