ifn

Instalaii frigorifice navale

Unitatea de nvare nr. 1INSTALAII FRIGORIFICE NAVALE

Cuprins

Pagina

Obiectivele unitii de nvare nr. 1 1.1 1.2 Nava frigorifice Nave de pescuit oceanic i nave fabric

6 6 7 10 10 10

Test de autoevaluare unitatea de nvare nr.1 Rspunsuri i comentarii la ntrebrile din testul de autoevaluare nr.1 Bibliografie unitatea de nvare nr. 1

5 Instalaii frigorifice navale Curs i aplicaii


OBIECTIVELE unitii de nvare nr. 1Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 1 sunt: La sfarsitul acestei unitati, cursantul va fi capabil sa: cunoasca tipurile de instalatii frigorifice navale; cunoasca tipurile de conservare prin frig.

Prin instalaie frigorific naval se nelege acea instalaie de la bord destinat s realizeze, n spaii limitate, izolate termic fa de exterior, temperaturi mai reduse dect temperatura mediului ambiant. n prezent sunt puine nave care s nu fie prevzute cu instalaii frigorifice. Navele de transport sunt dotate n general cu dou tipuri de instalaii frigorifice i anume: instalaii frigorifice de cambuz destinate s asigure conservarea prin frig a produselor alimentare perisabile pentru hrana echipajului i pasagerilor; aceste instalaii sunt destinate conservrii prin frig att a produselor congelate (carne, pete, preparate din carne), ct i a produselor refrigerate, n special legume i fructe; instalaii de climatizare pentru asigurarea condiiilor de confort termic n spaiile destinate odihnei, servirii mesei i n unele spaii de lucru ale echipajului. Instalaiile frigorifice de cambuz au aprut ca o necesitate n condiiile creterii autonomiei navelor i reducerii sau eliminrii escalelor de reaprovizionare, iar instalaiile de climatizare s-au dovedit a fi necesare datorit schimbrii rapide a condiiilor climaterice ca urmare a distanelor mari ce pot fi strbtute n scurt timp. Astfel, n numai o sptmn echipajul navei poate trece de la condiiile climatului subpolar la cel ecuatorial. Adaptarea organismului la aceste schimbri rapide este mult uurat de existena la bord a instalaiilor de climatizare. Instalaiile de climatizare i cambuz sunt complet automatizate i menite s funcioneze fr supraveghere permanent. Acestea fac parte din categoria instalaiilor auxiliare de bord.

1.1. NAVE FRIGORIFICE

n aceast categorie sunt cuprinse navele care n afara instalaiilor de cambuz i climatizare mai au la bord instalaii frigorifice destinate s asigure transportarea mrfurilor n condiii de temperatur sczut. n funcie de temperatura la care sunt transportate produsele, se disting: Nave destinate s transporte produse n stare refrigerat. Din aceast categorie principalul tip este bananierul, nav specializat n transportul bananelor. Sunt nave care pot transporta i alte categorii de produse n stare refrigerat cum ar fi brnzeturile, vinurile, uneori citricele sau legumele i fructele uor perisabile, produsele din carne etc. Nave destinate s transporte produse n stare congelat i anume: carne, pete i alte produse uor alterabile n alte condiii. Unele dintre aceste transportoare frigorifice au numai cte o magazie sau dou frigidere, 6 Instalaii frigorifice navale Curs i aplicaii

Instalaii frigorifice navale Navele frigorifice sunt echipate cu instalaii frigorifice de tip industrial i dispun la bord de personal specializat n exploatarea, ntreinerea i repararea lor, ntruct sunt concepute s funcioneze cu supraveghere permanent. n prezent n transportul maritim se utilizeaz i alte mijloace de transport frigorifice, cum sunt containerele i barjele frigorifice. Aceste tipuri de containere i barje au montate instalaii frigorifice acionate de motoare termice, iar funcionarea lor este complet automatizat. Containerele i barjele frigorifice pot fi ncrcate n orice nav portcontainer sau port barje i se poate asigura astfel transportul unor cantiti mai mici dect capacitatea de transport a celor mai mici nave frigorifice, situaii ce se ivesc frecvent n practica transporturilor maritime. Barjele se ncarc de obicei pe punte ntruct n timpul funcionrii motoarelor se produc gaze. Barjele constituie mijloace moderne de transport, care evit transbordrile din mijloacele de transport terestre n cele navale, ceea ce asigur meninerea temperaturilor constante pe toat durata transportului de la productor la consumator i evit contaminrile cu diveri germeni pe timpul operaiei de ncrcare. Astfel, produsele au toate ansele s-i pstreze bune caliti de consum pe o durat de timp de depozitare mai mare dect cele transportate de nave frigorifice specializate.

1.2. NAVE DE PESCUIT OCEANIC I NAVE FABRIC

Paralel cu creterea consumului de proteine de origine animal pe plan mondial i cu creterea tonajului navelor de pescuit s-a trecut de pescuitul din apropierea coastelor la pescuitul pe toat platforma continental i chiar n largul mrilor i oceanelor. Acest proces a necesitat mbuntirea navelor, a sculelor i metodelor de pescuit, a aparatelor de detectare a bancurilor de pete i a aparaturii de urmrirea capturrii petulor. S-a impus ca tip de nav traulerul, care pescuiete cu o scul numit traul, o pung din plas numit sac, cu dou aripi laterale, uneori lungi de sute de metri, care sunt deschise cu ajutorul a dou panouri derivoare. Poziia sculei n ap este asigurat de flotori i lesturi, iar tractarea se face cu ajutorul a dou parme metalice numite vaiere care sunt nfurate pe un vinci de mare putere vinciul traul. De obicei vaierele au lungimi de cteva mii de metri. Manevra la bord a traulului se face pe puntea de lucru, aflat la pupa navei, iar coborrea i ridicarea traulului se face prin slip, un plan nclinat de la nivelul punii de lucru pn la ap, aflat n pupa navei. Aceste nave practic un pescuit de tip industrial, putndu-se deplasa la mari distane n urmrirea bancurilor i concentrrilor de pete i realiznd capturi zilnice nsemnate. Navele sunt prevzute cu instalaii frigorifice specifice i anume: instalaia de congelare a petelui cu o capacitate de 20 60 t/zi; instalaia de depozitare a petelui n condiii de congelare (20 24oC); instalaia frigorific de prercire a petelui, pentru meninerea prospeimii n perioada dintre pescuit i congelare; prercirea poate fi realizat n ap de mare sau cu ghea solzi; instalaia de rcire a magaziei de fin de pete, un produs obinut din resturile de la prelucrarea petelui i din petele ce nu este admis la congelare. i aceste nave au instalaii de cambuz i climatizare. Navele fabric sunt destinate industrializrii petelui i a altor animale marine, fiind dotate i ele cu o serie de instalaii frigorifice necesare procesului de producie i depozitrii produselor. Instalaiile de pe navele de pescuit oceanic sunt exploatate, ntreinute i reparate de frigotehniti. 7 Instalaii frigorifice navale Curs i aplicaii

Instalaii frigorifice navale n mod curent se utilizeaz dou procedee de conservare prin frig, i anume: a. Refrigerarea se bazeaz pe folosirea temperaturilor n jurul punctului de congelare a alimentelor, apa din acestea rmnnd n stare lichid. n marea majoritate a cazurilor, temperaturile folosite se situeaz deasupra punctului de congelare. b. Congelarea folosete temperaturi inferioare punctului de congelare a alimentelor. Durata de conservare prin congelare este de 5-100 ori mai mare dect cea de congelare prin refrigerare. Pe plan internaional au fost adoptate urmtoarele condiii de temperatur pentru produsele congelate: - temperatura final (dup congelare) n centrul termic: 15oC; - temperatura medie final: 18oC; - temperatura de depozitare: 18oC; - temperatura de transport i desfacere: 15oC;

MAINA FRIGORIFIC Refrigerarea in aer se refera la produsele pastrate in cambuza sau la produsele care constituie navlul. Refrigerarea in apa se practica doar la navele de pescuit (preracirea pestelui pescuit) -are loc inainte de prelucrare si congelare -se realizeaza in apa de mare,in tancuri izolate termic;apa de mare este racita la -1 Tipuri de sisteme de raciere a compartimentelor navei - sistemul de racire directa agentul frigorific vaporizeaza in vaporizatorul amplasat direct in incaperea de raciere(agent frigorific : freon) - sistem de raciere cu agent frigorific intermediar - cala refrigeratoare se raceste cu o saramura ( ); bateriile de raciere se instaleaza pe borduri,in despartituri ale calei (agent frigorific : ) - sistemul aerogenic cala refrigeratoare se raceste cu aer rece,racit intr-un racitor de aer, aflat in afara calei,datorita vaporizarii unui agent frigorific. Masina frigorifica.Abaterea de la ciclul Carnot ideal Principiul II : caldura trece de la sine de la un corp mai cald la unul mai rece. Masina frigorifica poate scadea temperatura prin preluarea caldurii dintr-un spatiu in care temperature este mai mica decat cea a mediului ambient pentru a ceda in exterior ,cu consum de lucru mecanic. Teoretic,masina frigorifica lucreaza dupa un ciclu Carnot inversat.



1-2 compresie adiabata 2-3 compresie izoterma 3-4 destindere adiabata 4-1 destindere izoterma

Eficienta frigorifica : (coeficientul de performanta)

Ciclul Carnot nu poate fi realizat in forma aratata mai sus pentru ca izotermele 2-3 si 4-1 se fac cu schimbarea starii de agregare (comprimare si vaporizare),compresia 1-2 se face intr-un compresor (la care trebuie asigurata functionarea in zona vaporilor),destinderea 3-4 se face prin laminare (deci izentalpic, la h=constant) .Aratam abaterea de la ciclul ideal:

1-2 compresia vaporilor de agent frigorific 2-2-3 condensarea 3-4 laminarea agentului frigorific lchid 4-1 vaporizarea I II-III-IV Ciclul teoretic (Carnot inversat)



Test de autoevaluare la Unitatea de nvare nr.11. Precizati rolul instalatiilor de climatizare de la bordul navelor. 2. Definiti refigerarea. 3. Precizati conditiile internationale pentru temperaturile produselor congelate.

Rspunsuri i comentarii la ntrebrile din testul de autoevaluare nr.11. Instalaiile de climatizare asigurara condiiile de confort termic n spaiile destinate odihnei, servirii mesei i n unele spaii de lucru ale echipajului. 2. Refrigerarea se bazeaz pe folosirea temperaturilor n jurul punctului de congelare a alimentelor, apa din acestea rmnnd n stare lichid. n marea majoritate a cazurilor, temperaturile folosite se situeaz deasupra punctului de congelare. 3. Pe plan internaional au fost adoptate urmtoarele condiii de temperatur pentru produsele congelate:o

- temperatura final (dup congelare) n centrul termic: 15 C;o

- temperatura medie final: 18 C;o

- temperatura de depozitare: 18 C;o

- temperatura de transport i desfacere: 15 C.

Bibliografie1. Drughean L. - Sisteme frigorifice nepoluante, Ed MatrixRom, Bucuresti, 2005; 2. Hera D. Instalatii frigorifice / vol III / Echipamente frigorifice, Ed MatrixRom, Bucuresti, 2009; 3. Harbach J. A. Marine refrigeration and air-conditioning, Cornell Maritime Press, 2005; 4. Memet F., Chiriac Fl. Sisteme si echipamente pentru instalatii frigorifice navale, Ed.Starr Tipp 2000.


Instalaia frigorific cu o treapt i cu dou trepte de comprimare

Unitatea de nvare nr. 2INSTALAIA FRIGORIFIC CU O TREAPT SI CU DOU TREPTE DE COMPRIMARE

Cuprins

Pagina

Obiectivele unitii de nvare nr. 2 2.1 2.2 Instalaia frigorific cu o treapt de comprimare Instalaia frigorific cu dou trepte de comprimare

12 12 14 19 20 20

Test de autoevaluare unitatea de nvare nr.2 Rspunsuri i comentarii la ntrebrile din testul de autoevaluare nr.2 Bibliografie unitatea de nvare nr. 2



OBIECTIVELE unitii de nvare nr. 2Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 2 sunt: La sfarsitul acestei unitati, cursantul va fi capabil sa: schiteze ciclul si schema instalatiei frigorifice compresie mecanica de vapori intr-o treapta comprimare, sa explice functionarea acesteia; schiteze ciclul si schema instalatiei frigorifice compresie mecanica de vapori in doua treapte comprimare, sa explice functionarea acesteia.

cu de cu de

2.1. Instalaia frigorific cu o treapt de comprimareCompresorul frigorific trebuie s lucreze cu vapori supranclzii pentru a se evita eventuala ptrundere n aspiraie a vaporilor umezi (fig. 2.1 comprimarea III). Picturile de lichid, incompresibile, ar produce stricciuni compresorului. Aceast posibilitate ar aprea, n special, la sfritul perioadei de funcionare a instalaiei, cnd sarcina termic a vaporizatorului este mai mic dect capacitatea frigorific a compresorului. Mainile frigorifice care au n compunere numai cele 4 aparate principale au conducta de aspiraie neizolat pentru supranclzirea vaporilor, maina funcioneaz dup ciclul 1II234. Cldura de supranclzire a vaporilor (qsi=i1-i1), n acest caz, este preluat din mediul ambiant mrind inutil lucrul mecanic consumat i sarcina termic a condensatorului.

Pe de alt parte, dac agentul lichid este rcit n continuare sub temperatura de condensare (la temperatura tsr fig. 2.2), dup laminare titlul de vapori al amestecului este mai redus, iar capacitatea frigorific specific q0=i1i4>i1i4. n instalaiile industriale, dup condensator, se utilizeaz subrcitoare cu ap. Pentru instalaiile frigorifice ntr-o treapt, 12 Instalaii frigorifice navale Curs i aplicaii

Instalaia frigorific cu o treapt i cu dou trepte de comprimare subrcirea se realizeaz pe seama supranclzirii vaporilor reci. Acest proces are loc ntr-un aparat schimbtor de cldur lichid vapori.

Pentru amoniac, supranclzirea vaporilor reci se fixeaz la valori tsi=t0+5...8oC. Pentru freoni, valorile sunt mai mari, ajungndu-se la ta=20oC, funcie de tipul de schimbtor de cldur adoptat i temperaturile tk i t0 ale agentului frigorific. n afara acestui schimbtor de cldur se mai introduc aparate auxiliare care mbuntesc funcionarea instalaiei frigorifice, cum sunt: filtrul deshidrator, separatorul de ulei, rezervorul de lichid, aparatele de msur i control, aparatele de automatizare, armturi i izolaii. Fiecare constructor se strduiete s asigure o echipare ct mai complet a instalaiei pentru asigurarea funcionrii n condiii de exploatare specific navale ct mai bun i mai ales ct mai sigur. Toate instalaiile de cambuz i climatizare sunt concepute s funcioneze automatizat, fr supraveghere uman permanent. Schema de principiu a acestei instalaii este prezentat n figura 2.3, n care: SC LV este schimbtorul de cldur lichid vapori; RL rezervorul de lichid; FD filtrul deshidrator. Prin introducerea aparatelor auxiliare i realizarea instalaiei frigorifice ntr-o treapt de comprimare, perfeciunea termodinamic scade fa de maina frigorific teoretic, dar este posibil automatizarea i funcionarea n condiii reale de exploatare.



2.2. Instalaia frigorific n dou trepte de comprimareInstalaia frigorific cu comprimare de vapori, cu compresor cu piston, funcioneaz cu debite frigorifice diferite, funcie de temperaturile de vaporizare i comprimare. Cu ct aceste valori sunt mai distanate ntre ele, cu att raportul de comprimare este mai mare. n condiiile creterii raportului de comprimare scade i gradul de livrare. Se consider o funcionare eficient a compresoarelor cu piston, atunci cnd acestea lucreaz cu grade de livrare >0,7. Aceast condiie de eficien limiteaz rapoartele de comprimare la H5 ppm, inodor miros puternic Nemiscibil cu apa, risc de Contaminarea prin ap Tolerabil i blocaj prin formare de dopuri limitat de ghea Comportamentul fa de ulei insolubil solubil Aciunea asupra stratului de ozon ODP=0 ODP=0.05 ODP=0.3...0.34 i efectul de ser GWP=0 GWP=1700 GWP=5600 Dimensiunile conductelor mici mari ACIUNEA ASUPRA MEDIULUI vaporii de amonic sunt de 1.7 ori mai uori ca aerul, astfel nct scprile gazoase de fluid din instalaie se ridic rapid n atmosfer, unde se descompun n cteva zile (fig. 3.3);

-


Alegerea agentului frigorific

-

scprile de fluid n stare lichid se evapor instantaneu (fig. 3.4). Cum ns amoniacul se dizolv foarte uor n ap, n caz de precipitaii exist riscul de contaminare a solului, a apei freatice sau de suprafa;

-

neconinnd clor sau brom nu atac ozonul atmosferic; nu absoarbe radiaiile infraroii, deci nu este gaz cu efect de ser.

3.2. Freonii (RXYZ)Descoperii n 1930 de ctre chimitii Midgley, Henne i McNary, au fost utilizai ca fluide propulsoare a aerosolilor, ca ageni de gonflare a izolaiilor, ca fluide decapante n industria elecrotehnic i ca ageni frigorifici. Sunt derivai halogenai ai hidrocarburilor aromatice saturate (cu formula chimic CnH2n+2), obinui prin nlocuirea, parial sau total, a atomilor de hidrogen cu atomi de clor, fluor sau brom. n afara denumirii corespunztoare formulei chimice, sunt cunoscui n frigotehnie i printr-un simbol specific, R, urmat de un grup de cifre obinut conform figurii 3.5.

Numrul atomilor de brom este evideniat n mod special (ex. R13B1), iar eventualii izomeri sunt diferniai printr-o liter (ex. R134a, R142b). Cei mai utilizai freoni sunt cei derivai (pe baz de clor i fluor) din metan i etan, prezentai n figura 3.6. Se evideniaz i dependena toxicitii i a inflamabilitii lor de numrul atomilor de Cl, respectiv H. 28 Instalaii frigorifice navale Curs i aplicaii




Prin amestecare a doi sau trei freoni puri se obin noi substane, mai bine adaptate aplicaiei frigorifice dorite, sau cu inflamabilitate, toxicitate mai reduse. Aceste amestecuri pot avea un comportament termodinamic identic cu un corp pur (schimbarea de faz este izobar i izoterm), sau prezint o variaie a temperaturii (glisare) n timpul schimbrii de faz (nclzire la vaporizare i rcire la condensare). Primele amestecuri, numite azeotrope, sunt notate R5_ _, iar celelalte, numite zeotrope sunt notate cu R4_ _. Unele amestecuri zeotrope, care au o glisare redus a temperaturii (

ifn

Documents

Transcript of ifn