Elemente de inginerie a frigului

Profesor indrumtor: Student:

Roca Radu Diaconu George

UNIVERSITATEA DE STIINTE AGRICOLE SI MEDICINA VETERINARA ION IONESCU DE LA BRAD IASI

Determinarea necesarului de frig i calculul parametrilor instalaiei frigorifice

S se determine necesarul de frig pentru unul din spatiile unui deposit frigorific din fig.1, utilizat pentru stocarea unor produse alimentare. Se lucreaza dupa tabelul urmator pentru DR 2 care are 144 m.

CARNESPATIUTEMPERATURA

PuiDepozit de refrigerare 20 C

Necesarul de frig se calculeaz din bilanul termic, pentru un interval de 24 ore [kJ/24], folosind relaia:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Schema unui depozit frigorific:DC depozit produse congelate;DR depozit produse refrigerate;TC tunel de congelare;TR tunel de refrigerare.

Cantitatea de cldur ptruns din exterior prin izolaii, din cauza diferenelor de temperatur i a radiaiei solare, se determin cu relaia:

unde:

ki coeficientul global de schimb de cldur al elementului i;

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

,

Perete exterior: tencuial exterioar cu 1 = 1 W/m.K i 1 = 23 cm; zidrie din beton expandat cu 2 = 0,230,52 W/m.K i 2 = 25 cm; tencuial suport cu 3 = 1,16 W/m.K i 3 = 23 cm; bariera de vapori cu 4 = 0,384 W/m.K i 4 = 35 mm; izolaie din polistiren cu 5 = 0,04 W/m.K i 5 = 10 cm; tencuial finit cu 6 = 1,16 W/m.K i 6 = 23 cm.Fig. 16.2 Structura multistrat a peretelui

k = 0,262 W/m2K

Perei interiori:

-tencuial exterioar cu 1 = 1 W/m.K i 1 = 23 cm; -zidrie din beton expandat cu 2 = 0,230,52 W/m.K i 2=25 cm;-tencuial suport cu 3 = 1,16 W/m.K i 3 = 23 cm;-izolaie din polistiren cu 5 = 0,04 W/m.K i 5 = 10 cm;-tencuial finit cu 6 = 1,16 W/m.K i 6 = 23 cm.

K= 0,266 W/m2K

Plafonul:

-tencuial finit cu = 1,16 W/m.K i = 23 cm;-izolaie din polistiren cu = 0,04 W/m.K i = 10 cm;-planeu din beton armat cu = 2,03 W/m.K i = 25 cm;-strat de bitum cu = 0,17 W/m.K i = 5 mm;-strat din pietri cu = 0,7 W/m.K i = 4 cm.

K= 0,347 W/m2K

Podeaua

-covor PVC cu = 0,33 W/m.K i = 3 mm;-hidroizolaie cu = 0,17 W/m.K i = 23 cm;-planeu din beton armat cu = 2,03 W/m.K i = 25 cm;-strat din pietri cu = 0,7 W/m.K i = 4 cm.

K= 2,325 W/m2K

S - Suprafaa elementului i (perete, podea, plafon):

Perete 1=42m

Perete 2=42m

Perete 3=42m

Perete 4=42 m

Plafon =144 m

Podea =144 m

ti - Diferena de temperatur la care se gseste peretele respectiv

Perete 1=14

Perete 2=35

Perete 3=35

Perete 4=28

Plafon =35

Podea =15

Elementulk[W/m2K]S [m2]ti[0C]tr[0C]kS(ti+tr)

Perete 10.2742140158.76

Perete 20.27242355342.72

Perete 30.272423515228.48

Perete 40.2742280317.52

Plafon 0.3231443517837.21

Podea 2.1181441504574.88

Total 6622.57

=86,4 6622.527= 572190.57 [kJ/24h]

Verificarea fluxului termic unitar prin elementele de construcie

perete 1=0.27x14=3.78 perete 4=0.27x28=7.56

perete 2=0.272x(35+5)=10.88 plafon=0.323x(35+17)=16.796

perete 3=0.272x(35+15)=13.6 podea=2.118x15=31.77

Determinarea suprafaei utile a depozitului:

,

n care S este suprafaa depozitului, iar coeficientul pentru depozit de refrigerare are valoarea de 1,3.

m

Cunoscnd norma de ncrcare cu produse pe unitatea de suprafa, se determin cantitatea de produse stocate:

m=190x110.7=21046,11 [kg] Necesarul de frig pentru rcirea produselor : pentru depozite de produse refrigerate sau congelate Q2 = 0 (deoarece produsele sunt deja racite pna la temperatura finala corespunzatoare).

Necesarul de frig pentru ventilarea spaiilor ine cont de introducerea de aer proaspt:

,

.

V=L a=3

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:

Necesarul total de frig

Sarcina frigorific

,

n care se consider c timpul de funcionare este c = 20....21 ore pe zi pentru produse refrigerate; necesarul a fost majorat cu 5% pentru a lua n calcul i pierderile de cldur pe conductele de la compresor la vaporizator.

Calculul parametrilor instalaiei frigorifice

1. Evoluia temperaturilor n vaporizator

ta0 = 350C; diferena total de temperatur din vaporizator ttot0 = 7 0C; rezult deci t0 = tai - ttot0.Evoluia temperaturilor n vaporizator:S0 suprafaa vaporizatorului; tai temperatura aerului la intrare; tae temperatura aerului la ieire; t0 temperatura de vaporizare a agentului frigorific; 1-2 vaporizare; 2-3 supranclzire.

n calcule se va considera c scderea temperaturii aerului la trecerea peste vaporizator (ta0 ) este de 3 0C, iar diferena de total de temperatur (ttot0) se va alege n funcie de umiditatea relativ din depozit.

t0 = tai - ttot0.

t0

2. Evoluia temperaturilor n condensator, temperatura aerului la intrarea n condensator taik se adopt taik = 30 0C (temperatura mediului exterior). Evoluia temperaturilor n condensator:Sk suprafaa condensatorului; taik temperatura aerului la intrare;taek temperatura aerului la ieire; tk temperatura de condensare a agentului frigorific; tref temperatura la refularea din compresor; 1-2 rcirea vaporilor supranclziti; 2-3 condensare; 3-4 subrcire

3. Trasarea ciclului de funcionare al instalaiei frigorifice

Fosind pachetul CoolPack (Refrigeration utilitieslog(p)-h diagram Cycle input) se traseaz ciclul de funcionare al instalaiei frigorifice n coordonate lg p h.

Cu ajutorul ecranului Cycle info din acelai utilitar log (p)-h diagram, n seciunea Dimensioning se introduce puterea frigorific determinat n etapa anterioar (QE = ), iar n seciunea Volumetric efficiency se introduce coeficientul de umplere n_vol (); cu aceste date rezult: debitul masic de agent frigorific, m [kg/s]; debitul volumic teoretic al compresorului Displacement [m3/h]; debitul volumic real de agent frigorific V [m3/h]; fluxul de cldur pentru condensator Qc [kW]; puterea absorbit de compresor W [kW].

Tr=101 m[kg/s]=0.118

Cop=2.4 V[m/h]=25.95

Q[wk]= 17 W[kW]=7.081 Qc[kw]=24.081