Proiect Elemente de Ingineria

Frigului

Student : Scutaraşu Elena-Cristina

Proiect “Elemente de Ingineria Frigului”

Temă proiect:

Să se aleagă componentele frigorifice utilizate pentru un spaţiu frigorific destinat răcirii

sau păstrării produselor din carne.

Date iniţiale:

1. Spaţiul: DR2 ( Depozit refrigerare 2)

2. Produsul: Carne de porc

3. Temperatura interioară: -1ºC

4. Temperatura exterioară: 35ºC

5. Umiditatea aerului exterior:

6. Ȋnalţimea spaţiului: H=3.5 m

7. Durata: 24h

Etape de lucru:

1. Determinarea sarcinii frigorifice (puterea frigorifică).

2. Dimensionarea instalaţiei frigorifice.

3. Alegerea componentelor instalaţiei frigorifice .

Schema depozitului frigorific:

2

Schema unuidepozit frigorific:DC – depozit produsecongelate;DR – depozit produserefrigerate;TC – tunel de congelare;TR – tunel de refrigerare

1.Determinarea sarcinii frigorifice ( puterea frigorifică )

Pentru determinarea sarcinii frigorifice se realizează un calcul simplificat ȋn care se

pornește de la aporturile de căldură, calculate pentru o perioadă de 24h.

= aportul de caldură pătruns din exterior prin elemente de construcţie (pereţi

podea, plafon).

= necesarul de frig tehnologic. Căldura sensibilă care trebuie preluată din

produse.

= aportul de căldură introdus de aerul preluat din exterior pentru ventilarea

spaţiului respectiv.

= alte aporturi de căldură ( motoarele ventilatoarelor, surse de lumină, personal

etc.)

1.1 Aportul de căldură pătruns din exterior prin elemente de construcţie ( )

Cantitatea de căldură pătrunsă din exterior prin izolaţii, din cauza diferenţelor de temperatură

şi a radiaţiei solare, se determină cu relaţia:

, unde :

ki – coeficientul global de schimb de căldură

Pentru pereţi exteriori şi interiori se consideră o structură multistrat cu următoarele

caracteristici:

Perete exterior:

tencuială exterioară cu λ = 1.16 W/m.K şi δ = 2 cm

zidărie din beton expandat cu λ = 0.23 W/m.K şi δ= 25 cm

tencuială suport cu λ = 1.16 W/m.K şi δ = 2 cm

bariera de vapori cu λ = 0.384 W/m.K şi δ = 3 mm

izolaţie din polistiren cu λ = 0.04 W/m.K şi δ = 10 cm

tencuială finită cu λ = 1.16 W/m.K şi δ = 2 cm

Pereţi interiori:

3

tencuială exterioară cu λ = 1.16 W/m.K şi δ = 2 cm

zidărie din beton expandat cu λ = 0.23 W/m.K şi δ= 25 cm

tencuială suport cu λ = 1.16 W/m.K şi δ = 2 cm

izolaţie din polistiren cu λ = 0.04 W/m.K şi δ = 10 cm

tencuială finită cu λ = 1.16 W/m.K şi δ = 2 cm

Plafonul se va considera format din următoarele straturi (de la interior spre exterior):

• tencuială finită cu λ= 1.16 W/m.K şi δ = 2 cm;

• izolaţie din polistiren cu λ = 0.04 W/m.K şi δ = 10 cm;

• planşeu din beton armat cu λ = 2.03 W/m.K şi δ = 25 cm;

• strat de bitum cu λ = 0.17 W/m.K şi δ = 5 mm;

• strat din pietriş cu λ = 0.7 W/m.K şi δ = 4 cm.

Podeaua se consideră formată din următoarele straturi (de la interior spre exterior):

• covor PVC cu λ= 0.33 W/m.K şi δ = 3 mm;

• hidroizolaţie cu λ= 0.17 W/m.K şi δ = 2 cm;

• planşeu din beton armat cu λ = 2.03 W/m.K şi δ = 25 cm;

• strat din polistiren extrudat cu λ = 0.03 W/m.K şi δ = 2.5 cm

• strat din pietriş cu λ = 0.7 W/m.K şi δ = 4 cm.

Coeficientul global de transfer se calculează pentru fiecare element de construcţie în

parte, folosind relaţia:

α - coeficienţi de transfer termic convectiv (pentru suprafaţa dinspre mediul exterior a pereţilor

=29 W/ ·K, pentru suprafaţa interioară =12 W/ ·K. Pentru pardoseală =0.

S – suprafaţa elementului (perete, podea sau plafon)

– diferenţa de temperatură la care se găseşte peretele respectiv:

- pentru pereţi exteriori şi plafoane ce sunt în acelaşi timp şi acoperiş

(terase) : ∆ =Δ = 35 -

4

- pentru pereţi interiori, plafoane şi pardoseli ce separă spaţiul frigorific de unul

nefrigorific care comunică direct cu exteriorul: =0.7 · [ ]

- pentru pereţi interiori, plafoane şi pardoseli ce separă două spaţii frigorifice similare:

= 0.4· [ ]

- pentru pardoseli realizate pe sol se consideră că temperatura solului este de 15

∆ – adaos de temperatură ce ţine cont de influenţa radiaţiei solare, care se ia în calcul

pentru pereţii exteriori şi plafoanele ce sunt şi acoperiş:

= 8, pereţii fiind orientaţi spre SE

Calcule:

Perete 1 (perete interior, orientat spre N):

= =

= 0.257

Perete 2 (perete interior, orientat spre V):

5

= =

= 0.257

Perete 3 ( perete exterior, orientat spre S):

K= =

= 0.262

Perete 4 ( perete exterior, orientat spre E):

K= =

= 0.262

Plafon:

K = =

= 0.346

Podea

K= =

= 0.791

Rezultate :

Perete 1 = Perete 2 = 0.257

Perete 3 = Perete 4 = 0.262

Plafon = 0.346

Podea = 0.791

6

Element K S

Perete 1 0.257 42 14.4 0 155.433

Perete 2 0.257 42 25.2 0 272.008

Perete 3 0.262 42 36 15 561.204

Perete 4 0.262 42 36 8 484.176

Podea 0.791 144 15 0 1708.56

Plafon 0.346 144 36 15 2541.024

Total 5722.405

=

= 494415.792

1.2 Necesarul de frig tehnologic

Pentru depozitele de congelare (DC) si pentru depozitele de refrigerare (DR) necesarul de

frig tehnologic este 0 deoarece produsele sunt deja racite pâna la temperatura finala

corespunzatoare.

1.3 Necesarul de frig pentru aerul folosit la ventilaţie

Necesarul de frig pentru ventilarea spaţiilor ţine cont de introducerea de aerproaspăt:

, unde:

• V – volumul camerei ventilate [ ];

7

• a = 4 schimburi de aer/zi pentru depozitele de carne

• – entalpia aerului din exterior, respectiv din interior [kJ/kg];

aceasta se determină cu ajutorul diagramei Mollier, pentru o umiditate relativă a

aerului exterior de 60 %. Pentru aerul din interiorul spaţiului, umiditatea relativă

se determină conform datelor din tabelul 16.9 pentru produsele refrigerate, iar

pentru congelate se consideră o umiditate relativă de 95 %.

• ρi – densitatea aerului din interiorul depozitului.

Calcule:

Densitatea aerului din interiorul depozitului:

Volumul camerei ventilate:

Necesarul de frig pentru aerul folosit la ventilaţie:

= 90 kJ/Kg

=-1

=6,4 kJ/Kg (diagrama Mollier)

1.4 Alte aporturi de căldură

Necesarul de frig pentru acoperirea pierderilor se determină cu o relaţie aproximativă:

8

1.5 Necesarul total de frig

1.6 Sarcina frigorifică

2. Diagrama si parametrii de funcţionare a

Instalaţiei Frigorifice

Pentru a putea determina diagrama și parametrii de funcţionare trebuie să cunoaștem temperaturile de vaporizare și condensare și să alegem un agent de refrigerare.

2.1 Determinarea temperaturilor de vaporizare si condensare

Evoluţia temperaturilor în vaporizator este prezentată în figura ,temperatura aerului la

intrarea în vaporizator, , fiind temperatura din depozit, ( = ).

, unde il gasim in tabelele din suportul pentru proiect

9

Evoluţia temperaturilor în condensator este prezentată în figura. Temperatura aerului la

intrarea în condensator , ,se adoptă (temperatura mediului exterior).

În funcţie de putere putem opta ȋntre două tipuri de condensatoare:

a. pentru puteri mai mari de 100 kW vom folosi condensatoare cu răcire cu apă

b. pentru puteri mai mici de 100 kW vom folosi condensatoare cu răcire cu aer

Temperatura de condensare se calculează cu formula:

2.2 Alegerea agentului frigorific

Dintre cei trei agenţi frigorifici puși la dispoziţie pentru proiect (R-22, R-134a si R-404A) am ales agentul frigorific R-22.

2.3 Determinarea presiunilor de condensare și vaporizare

Pentru determinarea presiunilor de condensare și vaporizare vom folosi programul CoolPack.

CoolPack->Refrigeration utilities -> Saturation table -> alegem agentul frigorific pe care ȋl folosim. Din tabelul care apare, căutăm corespondenţii temperaturilor de evaporare și refrigerare din coloana a doua si calculăm raportul de creștere a presiunilor cu ajutorul formulei:

10

2.4 Trasarea ciclului instalaţiei frigorifice și determinarea parametrilor

Coeficientul de umplere a compresorului: , unde md=1.08

Temperatura de refulare a compresorului:

Fosind pachetul CoolPack (Refrigeration utilities→log(p)-h diagram → Cycle input)

se trasează ciclul de funcţionare al instalaţiei frigorifice în coordonate lg p – h; randamentul

izentropic al compresorului se va alege (valori uzuale 0,6..0,8).

Super heat: 10K

Subcooling: 5K

11

12

13

3. Alegerea componentelor instalaţiei frigorifice

3.1 Alegerea vaporizatorului

14

3.2 Alegerea condensatorului

15

Cuprins

1.Determinarea sarcinii frigorifice ( puterea frigorifica )................................................................31.1 Aportul de caldura patruns din exterior prin elemente de constructie ( )....................31.2 Necesarul de frig tehnologic ...................................................................................71.3 Necesarul de frig pentru aerul folosit la ventilatie...........................................................71.4 Alte aporturi de caldura...................................................................................................81.5 Necesarul total de frig......................................................................................................91.6 Sarcina frigorifica............................................................................................................9

2. Diagrama si parametrii de functionare a......................................................................................9Instalatiei Frigorifice.......................................................................................................................9

2.1 Determinarea temperaturilor de vaporizare si condensare....................................................92.2 Alegerea agentului frigorific................................................................................................102.3 Determinarea presiunilor de condensare si vaporizare........................................................102.4 Trasarea ciclului instalatiei frigorifice si determinarea parametrilor...................................11

3. Alegerea componentelor instalatiei frigorifice..........................................................................143.1 Alegerea vaporizatorului.....................................................................................................143.2 Alegerea condensatorului....................................................................................................15

16