CLIMATIZARI SI TEHNICA FRIGULUI

 

CAPITOLUL 1. DOCUMENTARE

1.1.        Consideratii privind utilizarea frigului artificial si a aerului conditionat in industria vinului.

1.2.        Schema tehnologica a produselor fabricate cu detalierea operatiilor in care intervine frigul artificial si aerul conditionat.

1.3.        Consideratii privind tipurile de agregate de conditionare, instalatii frigorifice si agenti frigorifici utilizate in industria vinului.

1.4.        Schema amplasarii spatiilor tehnologice cu detalierea suprafetelor spatiilor conditionate si racite.

1.5.        Caracteristicile aerului atmosferic pe timpul verii si iernii pentru zona la care se refera proiectarea .

1.6.        Calculul izolatiilor termice ale peretilor spatiilor conditionate si racite si a coeficientilor globali de transfer termic.

CAPITOLUL 2. CALCULUL PROCESULUI DE CONDITIONARE

AL AERULUI

2.1.            Calculul bilantului caloric al spatiilor climatizate pe timpul verii si al iernii.

2.2.            Calculul bilantului de umiditate al spatiilor climatizate.

2.3.            Stabilirea zonei de microclimat admisa, trasarea directiilor coeficientilor de termoumiditate in diagrama h-x si determinarea debitelor de aer.

2.4.            Conditionarea aerului pe timpul verii si dimensionarea agregatului de conditionare pe timpul verii.

2.5.            Conditionarea aerului pe timpul iernii si dimensionarea agregatului de conditionare pe timpul iernii.

 

Sa se proiecteze o instalatie de conditionare a aerului necesara unei sectii de producere a mustului concentrat cu o capacitate de 20.000 l/24 h, amplasat la Sibiu

ELEMENTE INITIALE DE PROIECTARE

Unitatea pentru care se realizeaza proiectarea este amplasata in localitatea Sibiu.

Caracteristicile materiilor prime si produsului finit sunt cele corespunzatoare standardelor in vigoare. Instalatia frigorifica si cea de conditionare a aerului trebuie sa asigure desfasurarea procesului tehnologic si depozitarea produselor finite in conditii optime.

Echipamentul necesar instalatiei frigorifice si cele de conditionare a aerului se va alege pe considerente economice atat din productia interna cat si din import.

Se dispune de apa de racire de la reteaua de apa industriala a orasului, consumul fiind limitat la maximum 30% din necesarul de apa la condensatoare pe timpul verii, impunandu-se necesitatea utilizarii condensatoarelor cu evaporare fortata sau a turnurilor de racire cu recircularea apei racite.

CAPITOLUL 1. DOCUMENTARE

1.1 Consideratii privind utilizarea frigului artificial si a aerului conditionat in industria margarinei.

Problematica disciplinei de Climatizare in Industria Alimentara o reprezinta fundamentarea teoretica a tehnicilor de obtinere a aerului climatizat, respective aerului conditionat si cea a frigului artificial utilizat pe scara larga in Industria Alimentara.

Aerul conditionat se foloseste in industria alimentara in scopul depozitarii materiilor prime si a produselor finite precum si la realizarea unor procese tehnologice care necesita conditii speciale de temperatura si umiditate diferite de cele ale madiului exterior.

Climatizarea desemneaza un ansamblu de tratamente care se aplica aerului umed pentru obtinerea unui microclimat definit in ultima instanta printr-o temperatura si umiditate optima. Realitarea microclimatului impune un echipament special care actioneaza asupra principalilor parametri de stare a aerului umed: timp, umiditate, viteza de circulatie a aerului, debit, continut de impuritati.

Aerul conditionat este utilizat pe scara larga tn aproape toate ramurile industriei alimentare. Un mare consummator de aer conditionat este industria margarinei. Astfel, depozitarea margarinei se realizeaza intr-o incapere speciala unde trebuie asigurat aerul conditionat.

Parametri aerului umed trebuie sa aiba:

-2 - 2˚C

umiditatea relativa =6080%

un raport de recirculare a aerului Lr ∕ Lp=4 ∕ 1

Lr- debit de aer recirculat;

Lp- debit de aer proaspat;

viteza de deplasare w=0,3 m ∕ s.

Aerul utilizat trebuie sa fie curat, lipsit de noxe, intrucat vine in contact cu semifabricatul si produsele alimentare.

Pentru crearea conditiilor de mediu ambient specific produselor tehnologice diferite fata de mediul ambiant, se utilizeaza instalatii industriale care sa asigure aceste conditii.

In ultimul timp, pentru depozitarea produselor alimentare cu materii prime necesare, se utilizeaza aer conditionat, iar in incinta trebuie sa existe o microflora controlata.

AERUL UMED.

Aerul umed este utilizat ca agent de lucru in numeroase procese termodinamice prin care se realizeaza procese de transfer de caldura insotite de regula si de schimbari de masa respective de umiditate.

In procesele de ventilare si climatizare, la refrigerare si congelarea produselor alimentare se utilizeaza aerul umed ca agent termodinamic.

Fenomenele care insotesc aceste transformari sunt influentate atat cantitativ cat si calitativ de proprietatile fizico-chimice, termodinamice si igienice ale aerului utilizat. Aerul atmosferic curat si uscat contine azot si oxigen care sunt gazele componente ale aerului alaturi de alte gaze in cantitati mici: Ar, Co2, Ne, Cr, He, O3, Ra in proportii neglijabile.

Aerul este insotit intotdeauna de vapori de apa, fapt pentru care este denumit aer umed. Chiar in zonele cele mai umede de pe glob, aerul contine o anumita cantitate de apa. Continutul de vapori in amestec poate fi mai mare sau mai mic; definim astfel o anumita stare a aerului.

Prezenta in aerul atmosferic a impuritatilor influenteaza nefavorabil proprietatile igienico-sanitare ale acestuia. Avand tn vedere continutul redus de substante straine ce influenteaza aerul se admite ca suport fizico-matematic al acestuia numai aerul umed cu caracteristicile sale.

De asemenea, pentru aerul umed se iau in considerare doar componentii principali (N si O) cu participatie volumetrica 79% N si 21% O, respective 77% N si 23% O ca participatie gravimetrica. Marimile de stare ale aerului umed:

TEMPERATURA:

In concordanta cu principiul 0 al termodinamicii, temperatura unui sistem este proprietatea care indica daca un sistem se gaseste in echilibru termic fata de un alt sistem. Temperatura si caldura sunt doua notiuni distincte din punct de vedere termodinamic.

Temperatura este cel mai important factor in tehnica conditionarii aerului, in calcule se definesc 3 notiuni de temperatura:

Temperatura termometrului uscat T [˚C], temperatura termometrului umed T_u [˚C] si temperatura punctului de roua T_r [˚C].

Temperatura termometrului uscat este o masura a caldurii sensibile a aerului umed ce caracterizeaza doar intensitatea caldurii si nu marimea totala a caldurii aerului. Se masoara cu un termometru obisnuit cu rezervor uscat si ecranat impotriva radiatiilor.

Temperatura termometrului umed se defineste ca fiind cea mai scazuta temperatura a unui film superficial de apa care se vaporizeaza liber in aer. Pentru a vaporiza la orice temperatura, trebuie asigurata caldura latenta. Aerul in contact cu apa poate aspira aceasta caldura. Ca urmare continutul caloric al aerului se micsoreaza iar temperatura aerului scade. T_u se masoara cu un termometru obisnuit cu rezervorul infasurat intr-un tifon imbibat in apa. Pe rezervorul termometrului se produce un proces de evaporare, fenomen determinat de tendinta aerului de a se satura in vapori de apa cand presiunea partiala (P_v >P_s). Prin evaporare P_v creste in spatiul limitrof al termometrului creindu-se un gradient de presiune a vaporilor de apa sub actiunea carora vaporii difuzeaza.

Procesul este cu atit mai puternic cu cat presiunea partiala a vaporilor de apa este mai mare presiunea de saturatie. Intrucat caldura necesara evaporarii apei este preluata de aer, caldura sensibila a acestuia se micsoreaza si temperatura lui scade pana la o valoare minima. In felul acesta temperatura termometrului umed indica o valoare mai mica de cea a termometrului uscat.

Temperatura punctului de roua (T_r) este temperatura termometrului uscat la care aerul atmosferic devine saturat in vapori de apa iar vaporii de apa condenseaza sub forma de picaturi.

Se obtine printr-un proces de racire izobara, pentru care presiunea partiala a vaporilor de apa devine egala cu presiunea de saturatie: P_v=P_s.

Umiditatea relativa a punctului de roua este totdeauna pe curba ζ=100%.

PRESIUNEA.

Considerand aerul umed ca un amestec format din aer uscat si vapori de apa, deosebim presiunea aerului umed corespuntatoare presiunii atmosferice, respectiv presiumea biomagnetica pentru zona respectiva. Presiunea barometrica depinde de altitudine si conditiile meteorologice.

La altitudine 0 (nivelul marii) P=760 mmHg.

La 1000 m P=674,08 mmHg.

La 1500 m P=634,17 mmHg.

La 4000 m P=462,23 mmHg.

La 8000 m P=256,89 mmHg.

Presiunea partiala de vapori reprezinta presiunea pe care ar exercitao vaporii din amestec daca ar ocupa singuri, la aceeasi temperatura, volumul intregului amestec P_v. Pentru o temperatura data si o presiune totala aerul contine o anumita cantitate de vapori. Daca continutul este maxim in vapori, aerul se defineste ca fiind aer umed saturat.

Pentru aerul nesaturat corespunde o valoare maxima a presiunii partiale a vaporilor de amestec, numita presiune de saturatie (P_s).

P_s este dependenta de presiunea barometrica, variind in functie de temperatura si fiind cu atat mai mic cu cat temperatura creste. Pentru aerul umed nesaturat corespunde la aceeasi temperatura o presiune partiala a vaporilor de apa mai mare decat presiunea de saturatie si poate fi exprimata:

Umiditatea aerului umed

Aerul umed se poate prezenta in raport cu cantitatea de apa pe care o contine la aceeasi temperatura si presiune barometrica ca aer saturat, nesaturat sau suprasaturat.

1.2. Schema tehnologica de obtinere a mustului concentrat cu detalierea operatiilor in care intervine frigul artificial si aerul conditionat.

Struguri (albi, rosii)

Receptie calitativa si cantitativa

Depozitare (-1+1C/=80-90%)

Prelucrare struguri

Must proaspat

Depozitare tampon (10-12C/=65-70%)

Racire intermediara (5C)

Congelare (-16C/15 minute-4 ore)

Must concentrat cu gheata

Separare

Must concentrat Gheata

Depozitare (-16C)

1.3 Consideratii privind tipurile de agregate de conditionare, instalatii frigorifice si agenti frigorifici utilizate in industria margarinei.

Prin aer conditionat se intelege tratarea aerului pentru a mentine o stare de puritate, o anumita temperatura si umiditate si o viteza de miscare a aerului independenta de conditiile meteo.

In industria alimentara aerul conditionat se foloseste pentru realizarea unor procese tehnologice care impun conditii de puritate , de temperatura si umiditate diferite de cele ale mediului ambiant.

Aceste conditii in care are loc procesul de conditionare a aerului se numesc conditii de microclimat.

Exista doua tipuri de microclimat:

- microclimat industrial

- microclimat de confort

Microclimatul industrial este determinat de natura procesului tehnologic.Conditiile de microclimat sunt specifice procesului tehnologic care are loc in incinta climatizata.

Aerul conditionat se obtine in instalatii complexe care pot lucra in diferite regimuri si care asigura indiferent de parametri mediului ambiant aer onditionat pentru desfasurarea normala a procesului tehnologic.

Procedeele care stau la baza realizarii temperaturilor scazute pot fi impartite in doua categorii:

- procedee care folosesc agent frigorific

- procedee fara agent frigorific.

Procedeele care folosesc agent frigorific pot fi:

- in circuit deschis ( prin utilizarea ghetii, a amestecurilor refrigerente, a agentilor frigorifici, sau criogenici, prin evaporarea apei sau a altor lichide)

- in circuit inchis cand agentul parcurge componentele sistemului inchis si sufera o serie de transformari termodinamice ce formeaza un ciclu frigorific.

Procedeele in circuit inchis sunt realizate cu ajutorul unor instalatii frigorifice care sunt formate din masini, aparate de schimb de caldura, recipiente, aparate de masura si control, automatizarii etc.

Asemenea instalatii se bazeaza pe vaporizarea unor lichide la saturatie denumite agenti frigorifici si pot utiliza comprimarea mecanica de vapori, comprimarea vaporilor cu ajutorul ejectoarelor sau comprimarea de vapori cu ajutorul compresoarelor termochimice.

Instalatia frigorofica functioneaza daca exista cel putin doua surse de caldura:- o sursa rece (corpul sau mediu racit) si o sursa calda reprezentata in mod obisnuit prin mediu inconjurator in care se evacueaza caldura.

Parametrii pentru realizarea conditiilor de microclimat variaza avand temperaturi minime si maxime si umiditati relative minime si maxime.

In principiu schema unei instalatii de climatizare se compune din:

- ventilator de evacuare V.E cu rol de a evacua debitul aspiratpartial in exterior si care prin recirculare il reintroduce in circuitul de climatizare;

- clapeta de reglaj C.R. determina proportia de amestecare dintre aerul proaspat si aerul recirculat;

- filtru F are rolul de a filtra aerul care urmeaza a fi intridus in incinta;

- bateria de incalzire B.I. incalzeste aerul;

- umidificatorul U. cu rol in asigurarea unei umiditati corespunzatoare;

- bateria de racire B.R. raceste aerul;

- bateria de racire -incalzire este cea care determina temperatura finala a aerului( temperatura pe care dorim sa o atingem)

- ventilatorul de introducere V.I. introduce aerul in incinta unde parametrii aerului sunt dati de t,v,H.

In figura de mai jos este reprezentata schema unei instalatii de conditionare a aerului:

G.R.-gura de refulare

G.A.-gura de aspiratie

Schema si ciclul teoretic al instalatiei frigorifice cu compresie mecanica de vapori intr-o treapta:

C-compresor; V.L-ventil de laminare.

Unde: h - este entalpia aerului (cantitatea de caldura continuta in unitatea de volum)

X - este cantitatea de umiditate pe care o contine aerul (g aer umed / kg aer uscat)

Tratarea aerului si obtinerea aerului climatizat se poate afla cu ajutorul diagramei Moliere( h-x sau I-d)

Curba =100% delimiteaza zona de ceata , de zona de umiditate si reprezinta de fapt curba de saturtie. Ea ne arata ca cantitatea de apa cuprinsa intr-un kg de aeruscat este maxima. Depasind aceasta ajugem in zona de-

ceata , deci izotermele t=ct.de sub curba =100% se restrang in zona de ceata ceea ce inseamna ca avem aer umed suprasaturat pana la izoterma t=0C sub care avem zona de gheata.

Procesul de incalzire sau racirea aerului se poate realiza mentinand intotdeauna un parametru constant.

Astfel se disting:-procese la umiditate constanta

-procese izoterme (la temperatura constanta)

-procese izentalpice (la entalpie constanta).

Procesul de incalzire al aerului la umiditate constanta este reprezentat in urmatoarea figura:

Se considera aerul umed cu starea 1 determinata prin doi parametri: -temperatura t, si o umiditate relativa

Din diagrama se determina x si h. Acest aer este circulat peste o suprafata calda, uscata si se incalzeste la x=ct. pana in starea 2 cu temperatura dorita t. Agentul termic folosit poete fi apa calda sau gaze calde care trebuie sa aiba temperatura t, t>t

Cantitatea de caldura necesara incalzirii unui kg de aer uscat, respectiv (1+x) kg aer umed este:

q=h h>0

Prin incalzire umiditatea relative a aerului scade, , iar umiditatea absoluta ramane constanta x

Schita unei celule de climatizare care functioneaza la umiditate constanta se prezinta in figura urmatoare:

Unde:P-pompa ; F- filtru ; BR- baterie de racire.

CU- camera de umidificare

B.P.R-baterie de preincalzire

B.I-baterie de incalzire

Reprezentarea in diagrama h-x a procesului de conditionare a aerului in sezonul cald.

Aerul proaspat cu parametrul pct.B se amesteca cu aer uzat cu parametrii punctului A rezultand un debit de aer cu parametri punctului M, intermediar intre parametri punctului A si B. Aerul conditionat ce se introduce in incinta are parametri punctului C.

Schema de racire a aerului la umiditate constanta este prezentata in figura de mai jos:

In urma unei astfel de raciri umiditatea relativa creste , iar umiditatea absoluta ramane constanta x.

Utilizarea frigului artificial la fabricarea si conservarea produselor aimentare reprezinta un element esential in ceea ce priveste valorificarea superioara a materiilor prime alimentare.

Alegerea agentului frigorific depinde de tipul compresorului, de temperaturile de vaporizare si de condensare si de domeniul de utilizare a frigului produs.

Agentii frigorifici sunt fluide care transporta caldura in cadrul unei instalatii frigorifice, caldura preluata de la corpul cald catre mediul ambiant reprezentat prin apa sau aerul de racire al condensatorului.

Ca agenti frigorifici se folosesc doua tipuri de compusi:

- anorganici (NH, HO, CO)

- organici (freoni).

Freonii cei mai utilizati ca agenti frigorifici sunt: R11; R12; R22; R502; R113; R114.

Pentru a diferentia agentii frigorifici dupa actiunea asupra stratului de ozon, s-a introdus potentialul de distrugere a stratului de ozon ODP.

Amoniacul este cel mai utilizat agent frigorific din instalatiile cu compresie mecanica de vapori atat la noi in tara cat si pe plan mondial. In conditiile de lucru curent intalnite in industria alimentara, presiunea de condensare a amoniacului nu depaseste 14-16 bar, iar presiunea de vaporizare scade sub cea atmosferica de abia la valori inferioare temperaturiide 33,4C.

Freonii sunt utilizatii pe scara larga in tehnica frigului datorita:

- avantajelor pe care le prezinte: neutralitate chimica, exponenti adiabatici mici, temperaturii mici la finele comprimarii.

- dezavantajele freonilor: vascozitate redusa, solubilitatea cu uleiul de ungere, coeficienti de transfer de caldura mai mici ca la amoniac.

Pentru ca agentul frigorific sa fie util trebuie sa aiba o temperatura cat mai mica, respectiv punctul triplu cat mai mic. In tabelul urmator se prezinta cateva temperaturi de vaporizare pentru cativa agenti frigorifici:

Apa nu poate fi utilizata decat pentru raciri pana la 0C. toate substantele chimice pure au punct critic specific deasupra careia nu exista decat stare gazoasa. Pentru condensarea acestora se executa o preracire pana la o valoare inferioara punctului critic.

1.4       Schema amplasarii spatiilor tehnologice cu detalierea suprafetelor spatiilor conditionate si racite.

Am ales sa-mi amplasez fabrica in localitatea Sibiu datorita faptului ca este situata in zona centrala a tarii iar aprovizionarea si distributia produsului etste mai usor realizabila in orice punct al tarii. Un alt motiv este ca este amplasat inafara asezarii deci nu voi avea reclamatii de deranjamente. Transportul muncitorilor se face cu un autobus al fabricii pentru facilitarea acestuia.

Fabrica are incorporat un laborator pentru analize-receptie, magazie, un grup sanitar, vestiare, birouri, loc special amenajat pentru fumat.

Curentul este legat de la reteaua comuna a localitatii, iar apa tot de la oras printr-o canalizare proprie.

Caracteristicile materiilor prime si a produsului finit sunt cele corespunzatoare standardelor in vigoare. Pentru realizarea proiectarii unei astfel de unitati s-a considerat ca instalatia de conditionare a aerului trebuie sa asigure depozitarea produsului finit in conditii optime.

Spatiul corespunzator depozitului are 370,5 m² si este proiectat astfel:

Incarcarea specifica pentru margarina este 70 kg/m² din anexa nr. 7.

inaltime pereti = 4 m

lungime perete N si S = 28,5 m

lungime perete E si V = 13 m

Amplasarea cladirii cu toate camerele este schitata in figura alaturata

1.5.              Caracteristicile aerului atmosferic pe timpul verii si iernii pentru zona la care se refera proiectarea .

Se alege gradul de asigurare 90

Temperatura exterioara de calcul se va calcula conform STAS 6648/2-82 astfel:

t=t+cA C]

unde:

t - temperatura medie zilnica in functie de localitate si de gradul de asigurarein care este incadrata cladirea conform STAS

c - coeficient de corectie pentru amplitudinea oscilatiei zilnice a temperaturii aerului exterior

A - amplitudinea oscilatiei zilnice de temperatura in functie de localitate in C

Pe timp de vara aerul atmosferic mai este caracterizat de:

- continutul de umiditate la ventilare mecanica

- continutul de umiditate la climatizare

Pe timp de iarna aerul atmosferic este caracterizat de:

- temperatura in luna Ianuarie

- umezeala relativa in luna Ianuarie

Temperaturile si umiditatile, din Pavlov, pentru Sibiu sunt :

In tabelul de mai jos este redata temperatura exteriora de calcul pe timp de vara si de iarna folosind formula t=t+cA

VARA

IARNA

1.6. Calculul izolatiei termice ale peretilor spatiilor conditionate si racite si a coeficientilor globali de transfer termic

Regimul de functionare al spatiilor frigorificesi climatizate, caracterizat prin valori coborate ale temperaturii, prin variatia rapida a acesteia si printr-o umezeala mare a aerului din incaperi impune pentru izolatia termica a peretilor, plafoanelor, pardoselilor conditiideosebite a caror realizare practica prezinta o serie de dificultatii. Rolul izolatiei termice consta in reducerea fluxului de caldura ce patrunde prin peretii camerelor frigorifice,in vederea mentinerii unui regim de microclimat cat mai stabil independent de conditiile de mediu.

Pentru izolatia peretilor si a plafoanelor se foloseste ca material izolant polistiren expandat obtinut prin expandarea perlelor de polistiren.Are o buna rezistenta la actiunea apei prezentand cateva dezavantaje:

- rezistenta mecanica redusa

- punct de topire coborat (80C)

- coeficient de dilatare termica mare

Caracteristici fizice:

- conductivitate termica: =(0,03-0,035) [W/mK]

- coeficient global de transfer termic: K=0,2-0, 5 [W/mK]

- densitatea fluxului termic: q=8 [W/ m

- temperatura maxima de utilizare: 60C

Pardoseala se izoleaza cu placi de pluta expandata si impregnata.

Este obtinuta din bucati de pluta naturala cu dimensiuni de 3-8mm prin expandare la400C si impregnare cu rasini proprii(pluta Superex) sau cu bitum(pluta Asko)

Caracteristici fizice:

- conductivitate termica: =(0,04-0,06) [W/mK]

- densitate: =(150-160) [Kg/ m]

- rezistenta mecanica: [Kgf/cm]

- coeficintul global de transfer termic: K=0,3-0,7 [W/mK]

- densitate fluxului termic: q=11-12[W/ m

STRUCTURA PERETELUI (fig. 1)

1 - strat de tencuiala; 2 - strat de caramida; 3 - strat de tencuiala; 4 - bariera de vapori; 5 - strat de izolatie; 6 - plasa de rapit; 7 - strat de tencuiala .

STRUCTURA PLAFONULUI (fig. 2)

1 - strat de uzura; 2 - placa de beton armat; 3 - strat de tencuiala; 4 - bariera de vapori; 5 - strat de izolatie; 6 - plasa de rapit; 7 - strat de tencuiala; 8 mustati.

STRUCTURA PARDOSELI (fig. 3)

1 - strat de uzura; 2 - placa de egalizare beton armat; 3 - strat de izolat; 4 - plasa din sarma de otel; 5 - bariera de vapori; 6 - placa de beton; 7 - placa de beton cu rezistenta electrica; 8 - strat de balast; 9 - strat de pamant compact

Izolatia termica se poate calcula in doua variante:

a) in functie de valoarea coeficientului global de transfer termic

b) in functie de valoarea impusa densitatii de flux termic q

a)       Se adopta un coeficient global de transfer termic K

- pentru polistiren expandat :K=0,2-0,5 [W/mK]

- pentru pluta expandata: K=0,3-0,7 [W/mK]

K=,[W/K ]

Din aceasta relatie rezulta relatia de calcul pentru grosimea izolatiei:

,[m]

Valoarea calculata a grosimii izolatiei se standardizeaza ca multiplu de 0,02m. Dupa care se recalculeaza valoarea coeficientului global de transfer termic k cu valoarea STAS a grosimii izolatiei.

b) Se adopta o densitate de flux optim q

- pentru polistiren expandat : q=8 [Kcal/mh]

- pentru pluta expandata: q= 12 [Kcal/ mh]

Dar q=k unde =t-t

Pentru un element de construcrie cu ``n`` straturi avem:

k= q/=[W/K]

unde:

-coeficientul global de trnsfer termic pe suprafata exterioara a peretelui , W/K

- coeficientul global de trnsfer termic pe suprafata interiora a peretelui , W/K

De aica rezulta formula de calcul a grosimi izolatiei:

, [m]

Coeficientii depind de sistemul de racire al instalatiei frigorifice deci sunt functie de viteza aerului in aerului in incinta si de amplasarea elementului izolat termic astfel:

=25 kcal/hgrd, daca aerul are o circulatie fortata (pereti exteriori supusi actiuni vantului)

=12-15 kcal/hgrd pentru circulatia moderata a aerului in depozite, camere frigorifice, spatii de productie.

=5-8 kcal/hgrd pentru incaperi in care ventilatia aerului este foarte redusa (depozite frigorifice in care sunt montate baterii de racire si pentru pardoseli).

Dupa calcularea grosimii izolatiei aceasta se standardizeaza la valori imediat urmatoare ca multiplu de 0,02 (0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12 )

Cuvaloarea STAS a izolatiei termice se recalculeaza apoi coeficientul global de transfer termic k

k , [ W/K]

Pentru o camera frigorifica se calculeaza diferentiat functie de pozitia fiecarui element constructiv al incaperii:

- pentru pereti exteriori ce separa camere frigorifice de exterior, plafoane acoperis

=0,8- pentru pereti interiori ,plafoane ce separa camera frigorifica de una nefrigorifica, dar care comunica cu exteriorul

=0,6- pentru pereti interiori ,plafoane ce separa camera frigorifica de una nefrigorifica, care nu comunica cu exteriorul

=0,4 - pentru pereti interiori, plafoane ce separa doua camere frigorofice cu regim termic apropriat.

Pe timpul verii temperatura pardoselii se adopta 15C, iar pe timpul iernii +2C.

Coeficientul partial de transfer termic pentru pardosea este infinit:

Pentru peretele comun cu sectia de ambalare:

Se admite valoarea cea mai mare dintre vara si iarna si se standardizeaza.

Cu valoarea standardizata se calculeaza k

Pentru peretele comun cu grupul sanitar:

Pentru peretii exteriori:

Pentru plafon.

Pentru pardosea.

CAPITOLUL II. CALCULUL PROCESULUI

DE CONDITIONARE A AERULUI

2.1Calculul bilantului caloric al spatiilor climatizate pe timpul verii si al iernii

Pentru spatiile climatizate se calculeaza bilantul caloric pe timp de vara si de iarna cu relatia:

, [kj/24h]

2.1.1 Caldura patrunsa prin conductie, convectie si radiatie in incinta climatizata

Se calculeaza cu relatia:

, [kj/24h]

unde:

-cantitatea de caldura transferata prin pereti, plafon si pardosea :

, [kj/24]

F - suprafata de schimb de caldura respectiv a peretilor, pardoselii si a plafonului corespunzator fiecarui spatiu in parte, [m]

k - coeficientul global de transfer termic prin elementul delimitator dintre suprafata climatizata si spatiu exterior recalculat dupa standardizarea grosimii izolatiei, [W/ mK]

-diferenta de temperatura dintre temperatura exteriora (a mediului) si temperatura interioara a spatiului (aceeiasi de la calculul grosimii izolatiei)

-adaos de temperatura ce tine cont de caldura patrunsa prin radiatie

Actiunea radiatiei solare asupra intensitatii transmiterii caldurii se ia in consideratie numai pentru pereti exteriori si plafoane ce sunt acoperis:

= 0C- pentru pereti exteriori orientati spre N, NE, NV.

= 6-8C (vara) si 2-4C (iarna) - pentru pereti exteriori orientati spre E, V.

= 8-12C (vara) si 4-6C (iarna) - pentru pereti exteriori orientati spre SE,SV.

= 12-15C (vara) si 6-8C (iarna) - pentru pereti exteriori orientati spre S.

= 15-18 C (vara) si 10-12C (iarna) - pentru plafoane ce sunt acoperis.

S-au avut in vedere valorile medii pentru latitudinea de 45 la care se situeaza tara noastra.

De mentionat ca pentru schimbul de caldura intre elemente de structura ce spara spatii interioare=0.

-aportul termic prin geamurile existente in pereti exteriori,[kj/24h]

Inru-cat sala de depozitare tampon este prevazuta fara geamuri atunci:

=0 [kj/24h]

unde:

K - coeficient ce tine cont de materialul din care se executa tamplaria geamurilor; (K=1,17 - pentru rame metalice)

- aportul termic maxim efectiv, [W/m]

F - suprafata geamurilor, [m]

N - coficient de corectie ce afecteaza aportul efectiv maxim al unui geam obisnuit neacoperit (N=0,1-1)

Pentru sala de depozitare tampon, cantitatea de caldura transferata prin pereti, plafon, pardosea pentru vara si iarna :

VARA :

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

IARNA :

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

[kj/24h]

fiindca in depozit nu avem geamuri.

2.1.2 Cantitatea de caldura introdusa sau scoasa din spatiu climatizat de produsul care se prelucreaza (ambalaje, mijloace de transport)

Pentru produsele din carne se utilizeaza urmatoarea formula:

, [kj/24h]

m - cantitatea de produs depozitata in spatiu climatizat, [kg/24h]

h- entalpia produsului corespunzatoare temperaturilor la intrarea si la iesirea din spatiu climatizat, [kj/kg]

Celelalte marimi au aceeasi semnificatie.

2.1.3 Aportul sau deficitul de caldura rezultata din reactiile exo. sau endo. ce pot avea loc in produsul depozitat

Se calculeaza cu relatia:

, [kj/24h]

unde:

m - cantitatea de produs depozitat in spatiu climatizat, [kg/24h]

q - cadura degajata sau absorbita de produs prin respiratie, [kj/kg]

Deoarece pe produs nu se produc reactii exo-endo terme vom avea q=0, atunci: =0 [kj/24h]

2.1.4. Cantitatea de caldura schimbata prin tevile si conductele ce traverseaza spatiul climatizat

Se calculeaza cu relatia:

K coeficient liniar de transfer termic [W/m]

L lungimea conductei [m]

Deoarece nu trec conducte prin depozit relatia devine:

aQ₄=0,[kj/24h]

2.1.5. Cantitatea de caldura schimbata la exploatarea spatiilor climatizate

Se calculeaza cu relatia:

, [kj/24h]

unde:

- cantitatea de caldura introdusa in spatiu climatizat de corpurile de iluminat.

Se calculeaza cu relatia:

, [kj/24h]

c - coeficient ce tine cont de tipul de iluminat(incandescent sau fluorescent)

F - suprafata incintei, [m

W- puterea electrica reala instalata pentru iluminat (se micsoreaza cu 20% pentru a tine cont de energia absorbita de suporturile sistemului de iluminat),[KWh]

- pentru spatii de productie W=7,5KWh

- pentru spatii de depozitare W=3KWh

Deoarece incinta este prevazuta cu neoane :

=0

- cantitatea de caldura degajata de motoarele electrice ale instalatiei.

Se calculeaza cu relatia:

=3600NK8 ,[kj/24h]

Deoarece incinta nu are motoare electrice la instalatie :

- cantitatea de caldura degajata de personalul care deserveste spatiul climatizat.

Se calculeaza cu relatia:

=86,4nc, [kj/24h]

unde:

n - numarul maxim de persoane aflate in spatiul climatizat.

c- coeficientul de corectie ce tine cont de durata de ocupare a spatiului climatizat de personal.

q- caldura sensibila degajata de personal in functie de activitatea pe care o desfasoara si temperatura incintei[W/persoana]

In tabelul urmator este data valoarea lui :

q= 197(W/persoana)

c = 83

n = 4

[kj/24h]

-cantitatea de caldura introdusa in spatiul climatizat cu aerul fals care patrunde in incinta la deschiderea usilor.

Se calculeaza cu relatia:

=, [Kj/24h]

unde:

L- debitul masic de aer fals intrat in spatiul climatizat,[Kj/h]

L=3600SW,[Kj/24h]

S - sectiunea usilor deschise, [m]

W - viteza aerului la deschiderea usilor, [m/s]

- densitatea aerului exterior, [Kg/m]

h- entalpia aerului exterior si interior, [Kj/Kg]

Bilantul caloric al incintei climatizate pe timp de vara si de iarna se calculeaza astfel:

[Kj/24h]

[Kj/24h]

VARA : [Kj/24h]

IARNA : [Kj/24h]

2.2 Calculul bilantului de umiditate al spatiilor climatizate

Bilantul de umiditate al spatiilor climatizate se calculeaza cu relatia:

, [Kg/24h]

unde:

- aportul de umiditate datorat personalului.

=nt , [Kg/24h]

n - numarul maxim de persoane aflate in spatiul climatizat

- cantitatea de umiditate degjat prin respiratie si transpiratie, 0.075 [Kg/om]

t - timpul cat sta deschis usa camerei

- cantitatea de umiditate pierduta de produs prin deshidratare, [Kg/24h]

[Kg/24h]

m - cantitatea de produs depozitata, [Kg/24h]

- cantitatea de umiditate pierduta de produs prin deshidratare la prodesele neambalate -=2-4%

- cantitatea de umiditate degajata prin evaporarea partiala a apei de spalare

[Kg/24h]

F - suprafata supusa igienizarii , [m

- durata igienizarii sau durata mentinerii suprafetei libere a recipientilor [ore]

- masa de apa evaporata in functie de viteza aerului

W<0,1m/s =1,35*10

- presiunea partiala de vapori saturati din stratul de aer exterior si imobil

- presiunea partiala de vapori din aer

W>0,1m/s [1+( W/1,16)]( )

W- viteza aerului.

- cantitatea de umiditate introdusa prin patrunderea aerului fals.

,[Kg/24h]

- debitul masic de aer fals, [Kg/h]

=3600SW

- continutul de umiditate al aerului exterior si interior , [Kg/Kg]

Bilantul de umiditate al incintei climatizate se calculeaza:

[Kg/24h]

2.3 Calculul coeficientului de termoumiditate, stabilirea zonei de microclimat admise, trasarea directiei coeficientilor de termoumiditate

si calculul debitelor de aer

Coeficienti de termoumiditate se calculeaza cu relatia:

, [Kj/Kg]

unde:

, [Kj/h]

,[Kg/h]

Se calculeaza pentru iarna si vara :

Pe diagrama h-x se delimiteaza zona de microclimat admisa si se traseaza directiile coeficientilor de termoumiditate pentru vara si iarna rezultand in acest mod pozitia punctelor C ce caracterizeaza aerul conditionat si uzat.

Se scot parametrii punctelor respective dupa care se calculeaza debitele de aer pentru vara si iarna.

[Kj/Kg]

[Kj/Kg]

Odata repozitionate punctele A_v, A_i se reprezinta procesele de conditionare pe timpul verii si iernii in diagrama hx, dupa care se scot parametrii de stare al punctelor care intervin in proces.

VARA :

IARNA :

rezulta ca Lstas = 2000 m³/h

L=

L=1.3

2.4.          Conditionarea aerului pe timpul verii si dimensionarea agregatului de conditionare

Se reprezinta procesul de conditionare al aerului pe timpul verii si componenta agregatului de conditionare corespunzator procesului.

Dimensionarea agregatului de conditionare consta in calculul bateriei de racire si bateriei de incalzire.

2.4.1      Dimensionarea bateriei de racire umeda

Se calculeaza fluxul termic transmis:

[kj/h]

dupa care se calculeaza suprafata de transfer termic a bateriei de racire umeda:

[m²]

unde:

k - coeficient global de transfer termic [W/m²K]

- coeficient de precipitare al umiditatii:

- coeficient partial de transfer termic prin convectie al aerului [W/m²K]

- coeficient partial de transfer termic prin convectie al aerului [W/m²K]

- coeficient partial de transfer termic prin radiatie al aerului [W/m²K]

- diferenta medie de temperatura calculata pe baza diagramei termice a bateriei de racire umeda si in functie de raportul:

cand : avem: t^oC

- cand : avem:

t( ^oC) t_M=42.3

t_D= -2

-10

-20

F (m²)

24 30.3

2.4.2      Dimensionarea bateriei de incalzire

Se calculeaza fluxul termic transmis:

[kj/h]

dupa care se calculeaza suprafata de transfer termic a bateriei de racire umeda:

[m²]

unde:

k - coeficient global de transfer termic [W/m²K]

- diferenta medie de temperatura calculata pe baza diagramei termice a bateriei de racire umeda si in functie de raportul:

t(^oC) t(^oC)

88 85 88

t_Cv=-1.9 ^oC

t_D=-9.4 ^oC

t_Cv=1 ^oC t_D=-4.8 ^oC

F(m²) F(m²)

89.9 93.489 92.8

2.5.          Conditionarea aerului pe timpul iernii si dimensionarea agregatului de conditionare

Se reprezinta procesul de conditionare al aerului pe timpul iernii si componenta agregatului de conditionare corespunzator procesului.

In functie de procesul de conditionare rezultat putem avea urmatoarele situatii:

a)     fara preincalzire a aerului proaspat

b)     cu preincalzire a aerului proaspat

a)     In aceasta situatie dimensionarea agregatului de conditionare consta in calculul a doua baterii de incalzire (pentru procesele ME si DC) si a camerei de umidificare (pentru pardoseli ED).

2.5.1.     Dimensionarea camerei de umidificare

Se calculeaza mai intai randamentul camerei de umidificare:

In functie de randamet rezulta tipul de camera de umidificare si coeficientul de pulverizare al apei , astfel:

- camera tip A cu un registru; ;

- camera tip B cu 2 registre ; ;

- camera tip C cu 3 registre ; .