1.Pricipiu de functionare la masini frigorifice .- masina functioneaza conform pricipiului 2 al termodinamicii, dar inversat.caldura trece de la sursa de nivel termic ridicat(calda), la sursa rece si produce lucrul mecanic.Desen 1W Q Q + 1 0-ect de bilant termicDesen 1c cP + 0-ect de bilant termic Tot o masina frigorifica -pompa de caldura, care lucreaza inre surse energetice cu nivele mai ridicate decat masina frigorifica propri-zisa, iar caldura utila este cea ibtinuta la sursa calda.Utilizarea frigului artificial-domeniul industriei alimentare:racirea ,congelarea,pastrarea produselor perisabile-inductria chimica:medicamente,fibre artificiale-climatizarea-frigul adanc:temp care ajunge la -200C-scopuri stintifice-Agenti frigorifici-este un fluid,substanta pura sau amestec de 2 subs care circula in instal frigo suferind succesiv transformari simple de comprimare,condesare,vaporizare,cadere de pres.Subs folosite:-apa-aer-abur-gaze(CO2,SO2)-solutii binare de gaz dizolvat in lichid(amoniac in apa,br-li-apa)-amoniac-freoni-clorura de metilAgenti intermediari-saramuri-clorura de sodiu, de magneziu,calciu,-alcooli cu apa.;acestia transporta frigul la distanta Calitati pt ca o subs sa fie ag frigo:1-prop fizice cat mai bune 2-sa aia o relatie buna cu personalu de exploatare,cu mediul, cu produsul racit 3-sa aiba cost redusProprietati termofizice:1)-caldura latenta cat mai mare-cald specifica cat mai mare-coef de transf termic convectiv cat mai mare conductivitate termica densitate mica 2)-toxicitate redusa-grad de inflamabilitate scazut-sa nu influienteze negativ calitatea produsului-ag frig sa nu atace instalAgenti frigorifici:1-freon,2-amoniac,3-amoniac-apa,4-br-li-apa,5-apaFreonii sunt agenti frigo de larga utilizare in instal frigo cu compresie mecanica,puteri mici, dar si in instalatii de putere medie si mare pana la 500kw, sunt derivati din hidrocarburi saturate.Calitati - nu sunt inflamabili-nu sunt explozibili-nu au miros,nu altereza produsul-nu au gust,nu este toxic-are exponent adiabatic mic-temp pana la care poate cobora-80 CDezavantajedisolva uleiul-are coef termici de transfer mai mic decat amoniacul-are o tendinta pronuntata de a scapa prin neetanseitati-cost mareAmoniacul-parametri termici de schimb de caldura f buni-nu se amesteca cu uleiul-este ieftin-se amesteca in orice proporti cu apa. Dezavantaje-este toxic la peste 1%, lucru mecanic mare-volum specific mare,compresor mare,altereaza produseleAg intermediari-nu este fluid frigorific-la instal frigo industriale cu froni nu e nevoie de ag intermediar, in schmb la amoniac trebuie2.INSTALATII FRIGORIFICE CU COMPRESIE MECANICA INTR-O TREAPTA - AMONIAC1-compresor K,2-condesator C, 3-ventil de laminare VL,4-vaporizator VDin V compresorul preia vapori reci, ii comprima si ii refuleaza in C,unde condenseaza-un lichid(ag frigo)care intra in VL unde lichidul pierde din presiune si trece in V.In C se produce caldura care este preluata de apa de racireSR-subracitor,CF-consumator de frig,SL-separator de lichid,SU-separator de ulei,RA-rezervor de amoniac,BC-bloc comanda.Inst lucreaza intre 2 nivele de temp si pres-nivelul o- temp de vaporiz Po- pres de vaporizare-nivelul c- temp de condensare Pc- pres de condensareVL- face trecerea de la pres PcPo1- compresorul K aspira vaporii reci de stare 1Pt funct compresorului el functioneaza uscatSL picaturile antrenate sunt separateK vaporii sunt comprimati de la starea 1 la 21-2 comprimare la 3=ct (comprimare adiabatica teoretica)2-2 in condensator racire a vaporilor izobar Pc=ct2-3 condensare a vaporilor (proces izobar cat si izoterm c=ct)Lichidul intra in subracitor (SR)3-3 subracire a lichidului la Pc=ctLichidul 3 ajunge in VL unde are loc procesul de laminare proces izentalpic (entalpie const)Lichidul de stare 4 ajunge in separatorul de lichid SL asigura functionarea inecata a vaporizatorului4-5 proces de separare a vaporilor de lichid4-1 proces de vaporizare la Po=ct si o=ct a lichiduluiCald de vaporizareeste preluata de la saramura S1. Se reia ciclul din punctul 1.Trasarea ciclului de functionare permite efectuarea calculului termodinamic.CALCULUL TERMODINAMICS1, w1, 0Se calculeaza sarcinile specifice pt aparatqo-sarcina specifica de vaporizare qc-sarcina specifica de condensareqSR-sarcina specifica de subracireLK-lucrul mec de comprimareQm -debitul masic de vapori de amoniac in circulatieQV-debitul volumicEc de bilantCOP- coef de performantaDeterminarea temp de lucru o, c, SR o=1=4 c=2=3SR=3Diadrame temp supraf ( -S)(DESEN)Ca sa trimita S2 trebuie facuta o racire mai scazuta decat temp de vaporizare o=2-4oC o=SR- o3.INSTALATIA CU COMPRIMARE MECANICA CE VAPORI INTR-O TREAPTACU FREONIParticularitati-nu avem separator de ulei dupa compresor-inst nu are separator de lichid (funct uscata a compresorului este asig prin supraincalzirea vaporilor aspirati in 2 trepte, prima supraincalzire-prin marirea supraf de schimb a vaporizatorului, a2-a se face prin prevederea unui schim de cald economizor-inst nu are rezerv de lichidSchemaCiclu teoreticFreonul vaporizeaza in V rezultand vapori saturati uscati de starea 1 cu temperatura a2-a treapta de supraincalzire 2=5-10oCDin starea 1 vaporii intra in compresor K si sunt comprimati pana la starea 21-2-proces de comprimare adiabatica la S=ctVaporii de stare 2 intra in condensatorul C, se subracesc de la starea 2 la 2 (proces izobar la p=ct) urmeaza procesul de condensare 2-3 rezultand lichid saturat de starea 3. Lichidul de st 3 se subraceste in economizorul E de la 3-3proces izobar la Easigura un transfer intern de caldura intre lichidul insprocesul 3-3 si vap 1-1, urmeaza pierderea de sarcina in VL de la p0proces izentalpic h=ct4-1 vaporizarea freonului lichid in vaporizator.Calculul termodinamicEste identic cu cel de la inst similara cu amoniac, dar cu mici deosebiriDESENapare aceasta zona in plus-supraincalzirea vaporilor la iesirea din vaporizator se face pe baza unei diferente de temp tlK-lucrul mec efectuat de compresoaret1=t1+ t1t1=t1+ t2h3=h44.INSTALATIA CU COMPRESIE MECANICA DE VAPORI IN 2 TREPTE DECOMPRIMAREDaca temp de vaporizare necesara scade sub valorile 25 oC amoniac, - 35 oC freon inst cu o sg treapta de comprimare funct insuficient si apare necesitatea folosirii celei cu 2 trepteDezavantajele inst cu o sg treapta1. se reduce eficienta inst (COP) deoarece q Pc=ctCOP=q0/lKDESEN2.COP se micsoreaza pt ca creste lucrul mec de comprimare (lK)3.daca se incearca marirea pres Pc creste temp de4.scaderea lui 0p0 este limitata la p0=0,4 bar5.creste raportul de compresie) () (0aspiratie de pres Prefulare de pres Pc Daca creste se inrautateste randamentul volumic al compresoruluiPt a atinge temp 0 -30 oC- amoniac se trece la folosirea inst cu 2 trepte de comprimareO inst cu 2 trepte are urmat parti componentea) treapta de joasa presiune vaporizator- separatorul de lichid- compresorul de joasa pres (K1)- ventilul de laminare (VL1)b) treapta de inalta pres compresor (K2)- condensator ( C)- subracitor (SR)- ventil de laminare (VL2)Aparat comun schimbator de caldura cu tripla functiune(BUTELIE DE RACIRE INTERMEDIARA)Vaporii 2' sunt comprimai adiabat K2 (2'-3)Subrcirea vaporilor n condensatorul C (3-3')(3'-4) : condensarea izobar i izotermLichidul este subrcit n subrcitor, debit de lichid mprit n 2 pri, o parte este laminat la entalpie constant(VL2), (4'-5); a-2-a parte este rcit izobar n serprntina B.R.I. (4'-6), laminarea n VL1 la h = ct. (6-7).Lichidul la presiune po este trecut n vaporizator.Funcionarea B.R.I.Schimbtor de cldur cu 3 funcii :a). rcirea vaporilor de stare 2b). subrcete lichidul de stare 4'6c). suplementeaz debitul de vapori aspirai de K2Rol de : vaporizator separator de lichid subrcitorCalculul termodinamicPi- presiune intermediarB.R.I.Rapoartele de presiune n cele 2 trepte sunt aproximativ egale1=Pi/po ; 2=Pc/PiPuterea frigorific masic specific :qom= h1-h7 (KJ/Kg)qov= qom/v1 (Kj/m)Volumul specificDebitul masic de vapori treapta IQm1=o/qom (Kg/s)Debitul volumicQv1=Qm1 v1(m/s)Lucrul mecanic de comprimare specific pt. treapta IDebitul masic n treapta IIRezult din balanul termic scris pt. B.R.I. cldura care intr este egal cu cldura care iese.Qm1h2 + Qm1h'4 + Qm2 Qm1)h5 = Qm1h'2 + Qm1h65.NOTIUNI DESPRE SOLUTII BINAREParticulariti :-concentraie ;-temperatur ;-presiune sau entalpia (h) .Concentraia : raportul ntre masa amoniacului i masa amestecului.Studiem procesul de fierbere al soluieiDiagrama se traseaz la o presiune p = constant.Lum o concentraie care se gsete n stare subrcit .ncepem s nclzim soluia, evoluia soluiei se face pe vertical pn se atinge pct. 2 (stare de saturaie). La atingerea temp. strii 2 ncepe procesul de fierbere- din cauza temp. de fierbere foarte diferite ncepe s se vaporizeze amoniacul.Vaporii de amoniac aproape puri (2") n echilibru cu vaporii (2').ntre 1 i 2 se evapor amoniac aproape pur .Se continu fierberea, punct. Evolueaz n I amestec de lichid I cu vapori II" cu temp. t cu concentrrile T" .Vaporii degajai conin din ce n ce mai puin amoniac i mai mult ap.Soluia evolueaz de la 3 (3") n echilibru cu 3', se degaj ultima pictur de amoniac.Conclizii : n proc. de fierbere apa-amoniac vaporii rezultai au concentraia maxim la nceputul fierberii, conc. evolund descresctor pn n pct. de sfrit al fierberii, soluia evolueaz descresctor.B concentraia soluiei bogate ;S - concentraia soluiei srace.n cazul procesului de fierbere oscilaia vaporilor rezultai scade, pt. calcule s-a convenit c se consider vapori rezultai la o stare medie .Dac vrem s desenm aceste pct. la diverse pres. avem urm. poz :Studierea diagr. lui Merkel (h )Lentilele se suprapun parial .Dreptele de temp. n int. sunt oblice .b soluia bogat ;S - soluia srac . Procese ale variaiei a conc. vaporizarea, condensarea amoniacului.6. INSTALATIA CU ABSORTIE APA-AMONIAC INTR-O TREAPTA(FARA RECTIFICARE)Inst. cu absorbie ntr-o treapt, poate furniza saramur la -30 C, fa de inst. cu compres. are avantajul absenei pariale n micare; nu introducem energie electric, este foarte eficient dac cldura utiliz. este rezidual.La generator se folosete energie n procesul de fierbere, la absorbitor unde se degaj cldur este necesar ap de rcire .DESENn absorbitor se produce absorbia vap. reci de stare 7 n soluia srac de stare si rezult soluia bogat de stare 4 e preluat cu pompa P i i se ridic pres. pn la val. Pe (proces invers laminriih= ct.) .Soluia bogat 4 este nclzit n generator, se nclzete pn la ating. pct. de fierbere s i b. Procesul 4-1: soluia 1 este n echilibru cu vaporii 1" .Soluia de stare 1 se rcete (pierde amoniac) ajunge la starea 2, vap.degajai evolueaz de la st.1" la st. 2" .5" pct. de ieire al vap. din generator, convecie .Soluia srac de st. 2 este laminat n ventilul VL1 pn la st. 3 (h=ct).Este o succesiune de stri .1,2,3,4 circuitul secundar al soluiei bifazice5",6,7 circuitul principal pe care se produce frig, circul amoniac aproape purVaporii de st 5" (st. medie a vaporilor [1" i 2"] ), intr n condensatorcondenseaz pn la starea 5 se menin const. conc. i pres. Urmeaz laminarea lichidului de stare 5 n ventilul de laminare (VL2). Lichidul de stare 5" cu pres. po intr n vaporizatorul V i vaporizeaz pn la starea 7. Vaporii de st. 7 se duc n absorbitor unde sunt absorbii de soluia srac 3 dup care se reia ciclul.Pe baza diagramei trasate se face calec. termic. Mai sunt necesare nite mrimi impuse : o, w1, w2, s1, s2 , se mai cunosc i1, i2 .Definim :F debitul de soluie bogat livrat de absorbitor (kg/s)Qom debitul masic de vapori de amoniac livrat de generator (kg/s)f = F/Qom grad de livrare (coef. de circulaie) ce cantitate de soluie bogat avem n circulaie pt. a obine o unitate de mas de amoniac .qom sarcina frigorific specific masic .(kj/kg)e sarcina total a condensatorului = Qom(h5"-h5)o = Qom(h7-h6)Pt. absorbitor- proces cu degajare de cldur (F) .La fierbtor- soluie srat (F-Qom)Absorbitor : A + F h4 = ( F- Qom) h3 + Qom h7Dac toate valorile le mprim cu debitul de amoniac rezult sarcinile specificeqc= q0= qA= qG=Definim gradul de livrare n funcie de concentraieScriem ecuaia de bilan de mas pe generator (fierbtor)Fb=(F-Qom)s+Q0m / Qomfb=(f-1)s+f(b- s)=- s s bsf "Pentru acest tip de instalaie nu se mai definete eficiena (COP), ci o mrime, coeficientul termic al instalaiei ()G07.INSTALATIA FRIGORIFICA CU ABSORTIE CU RECTIFICARE SI CU ECONOMIZOR.Pentru mrimea coeficientului termic () se face o rectificare a vaporilor rezultai n fierbtor (rectificare mrirea concentraiei vaporilor printr-un proces de condensare vaporizare ntr-o zon numit coloana de rectificare i o mrire a concentraiei vaporilor prin condensarea apei din vapori folosind un agent de rcire exterior).Schimbul de cldur este un schimb intern ntre vapori i soluie RECTIFICARE.Avem un generator format din FIERBTOR COLOANA DE RECTIFICARE CONDENSATORUL DE REFLUX. Se mai adaug dou economizoare (E1 nclzete soluiabogat care trece de la absorbitor la generator prin rcirea soluiei srace; E2 subrcete lichidul NH3 la ieirea din condensator prelund cldura de la vaporii reci ce ies din vaporizator).Generatorul are trei zone:- zona de fierbere propriu-zis G(F);- zona de epuizare a soluiei (E);- zona de rectificare (R) schimbtorul de cldur alimentat cu vapori care vin din zona de epuizare i urc n zona de rectificare. De sus n jos lichidul care cade din condensatorul de reflux (CR) i se produce un schimb de cldur i mas ntre vapori i reflux prin procese succesive de condensare vaporizare. Se produce n acest fel o cretere a concentraiei de NH3. Vaporii mbogii din coloana de rectificare ajung n condensatorul de reflux care este alimentat cu ap de rcire producnd condensarea vaporilor de ap.DESENSoluia bogat dest 4ieit dinabsorbitor estepompat pnla starea 4 (proces de h=constant).4 4 - proces de ridicare a presiuniiSoluia4trece prin economizorul E1 nclzindu-se pn la st 1a (process de nclzire cu -const.). Soluia1aintrngenerator undesecontinuprocesul denclzirepnlapunctul de fierbere.Vaporii 1strbat coloana derectificare facschimbdecldur i mascurefluxul, se mbogesc, nclzesc condensatorul i rezult vaporii 5 de concentraie maxim.Dup fierbere soluia 1 bogat prsete generatorul n st 2. Soluia 2 trece prin E1 subrcindu-se pn la st 3, urmeaz laminarea soluiei, iar soluia 3a intr n absorbitor, absoarbe vaporii reci i devine soluie bogat 4.Vaporii de amoniac 5 cu concentraie maxim condenseaz n condensatorul C pn la starea 6. Lichidul de st 6 este subrcit n economizorul E2pn la stare 6a. Lichidul rezultat este laminat pn la starea 7, urmeaz vaporizarea lichidului.Elemente de calcul termodinamicSe cunosc:0; W1; W2; i1; i2; s1; s2; ; mQFf0 - grad de livrare;mQRr0 - debit specific de reflux;R debit de reflux;Se calculeaz:inc; A;Ecuaia de bilan termic i masic pe generatorDESENEcuaia de bilan de mas pe generator:Fb=Qom+(F-Qom)5mQFf0sau s bsf "Ecuaia de bilan termic pe generator:nc+Fh1a=Qomh5+(F-Q0)h2+R;Obs.:FadeinstalaiafrrectificarefluxuldenclzirecretecuR.Seobinemrirea concentraiei cu o cretere a sarcinii termice a generatorului.1(Qom+R)= 1R+Qom 1(Qom+R) vapori care intr n zona de rectificare1R reflux care circulQom vapori care ies din zona de rectificare.Ecuaia de bilan termic(generator):qR= h1,, - h5,, + r (h1,,- h1)Ecuaia fluxului de nclzire la fierbtor dup mprire cu debitul de amoniac:qinc= h5,, - h2+f(h2- h1a)+ h1,,- h5,,+ r (h1,,- h1)Concluzii:qinc(rectificare)> qinc(fara rectificare)Fluxul termic pe absorbitor:A+Fh4=(F-Qom) h3+ Qom h8a/ QomqA= h8a- h3a+f (h3a- h4)Concluzii: qa(rectifcare)< qa(fara rectifcare)Trebuie puse alaturi cele doua ecuatii:F luxul specific la condensare: q 6=h5,, -h 6Sarcina frigorifica specifica: q0=h8-h7Debitul de amoniac: Qom=6 70h h ;E1=F (h1a-h4)=(F-Qom) (h2-h3); E2=Qom (h6-h7)= Qom (h8-h8a)Randamentul: =inc08.INSTALATIA FRIGORIFICA CU ABSORTIE APA-AMONIAC IN 2 TREPTE Foloseste doua compresoare termochimice legate in serie. Vaporii rezultati din primul compresor alimenteaza absorbitorul compresorului.pi=cp p 05-6 proces de incalzire; intra in fierbatorul G2, fierbe pana la (starea 7). Vaporii rezultati dupa treapta 2 parasesc generatorul (starea 9)Vaporii 9 condenseaza in condensatorul C pana la starea 10; Amoniacul lichid rezultat este subracit in economizorul E3 pana la starea 11, rezulta starea dupa laminare. Urmeaza -12 proces de vaporizare in vaporizatorul V. Urmeaza incalzirea vaporilor in procesul 12-13(nu e benefic). Dupa care vapori 13 sunt absorbiti in absorbitorul A1=>solutie bogata 1.Starea 4- starea solutiei sarace:In treapta II solutia 7 trece in starea 8Pentru calculul termodinamic stabilim : - factorii de circulatie (f1,f2)- factorul de reflux (r1,r2)- randamentul termic9.INSTALATIA FRIGORIFICA CU GAZ COMPESATOR Particularitati:- compresor termochimic- putere mica si foarte mica ((c=25- 300C)Legea lui Dalton: Pc=Ptot=PNH3+PH2O+PH2 (PNH3,PH2O,PH2- presiuni partiale)Intr-o zona daca PH2= 0 se mentine Pc=12 bari prin compensare.Condensator (NH3): Pc=Ptot=PNH3;Vaporizator (NH3+H2): Pc= PNH3+PH2.C= condensator tip serpentina racit cu aer V= vaporizator tip serpentina spatiala (etajata)CR= condensator de reflux-schimbator de caldura tip teava cu aripioareE1,E2= economizoare- schimbator de calduraFierbator:Fierbe solutia bogata apa- amoniac, de la A=>F se face prin termosifon. Dupa fierbere vaporii de NH3 rezultati trec prin CR marindu-si concentratia pana la 100%. Vaporii intra in condensatorul C si condenseaza => lichid care intra in vaporizatorul V- proces de vaporizare insotit de un proces de difuziune a hidrogenului.Amestecul deNH3+H2 este mai greu decat componentele si cade catre baza A- vine solutia saraca din F.La partea superioara a vaporizatorului unde amestecul NH3+H2 se obtine un 0 maxim, iar la partea inferioara a vaporizatorului se obtine un 0 minim.Acest tip de vaporizator permite livrarea frigului la temperaturi variabile.Temperatura pe care o realizeaza, +4oC media de temperatura, randament termic scazut 0,25.10. COMPRESORUL FRIGORIFICMasina care ridica presiunea unui gaz transformand miscarea de rotatie a unui motor electric in miscare rectilinie a unui piston in interiorul unui cilindru prin intermediu unui ansamblu biela-manivela- debitul de vapori aspirat (sarcina frigorifica)- puterea consumata pentru comprimarea vaporilor (puterea absorbita din reteaua electrica)Depind de geometria pistonului si de procesul termodinmic de comprimre.Compresorul real : - are supape (aspiratie, refulare)=>spatiu mort- reduce cursa pistonului.- orificii de trecere a gazului in care se produc fenomene de pierdere de sarcina.- in cilindru gazul ramas in spatiu mort la sfarsitul cursei de comprimare creaza=> se produce o miscare a volumului aspirat datorita gazului din spatiu mort.DESENInfluenta factorilor negativi:V=coeficientul spaytiului mort;P=coeficientul de laminare;T=coeficientul de incalzire;N=coeficientul de neetanseitate; =V P T N =>gradul de livrare-reduce debitul refulat de compresor Qov =QRV (real)DESEN1-2 comprimare politropa;2-3refularea vaporilor (izobar)3-4 destinderea vaporilor din spatiul mort;4-1 aspiratia vaporilor;C1 debitul real aspirat;C debitul teoretic aspiratC0-volumul spatiului mort.V=CC1;cc=CC0-coeficient relativ al spatiului mort.Ecuatia politropei pe procesul 3-4mcppVV1043

`

(|mcoppCC bCC1111

`

(|+ => b= -C1+C1(p0/pc)1/m => b= -(C-b)+(C-b)(p0/pc)1/m => b= -C+b+c-b (p0/pc)1/m =>b=b]]]]]

`

(|mcpp101C1=C-b =]]]]]

`

(| 1 11001mcppcCC!!!!!!!2) l fenomenul negativ care determin reducerea debitului refulat de un compresor este fenomenul de laminare a gazului n supape. DESENAspiraia vaporilor n cilindru se produce la o presiune 0'0p p < n momentul n care a avut loc destinderea vaporilor n spaiul mort.01 , 0 p p p p p p p4 3 2 1'0 0 + + + p1 = pierderile de sarcin pentru trecerea gazelo prin orificiup2 = = pierderile de sarcin pentru nvingerea forei arcului supapeip3 = = pierderile de sarcin pentru deplasarea supapeip4 = = pierderile de sarcin pentru deplasarea gazului din spaiul mortDiagrama indicat diagrama real de funcionareV4, V4 volumele care se scad din volumul aspirat95 , 0ppVV0'0'44l Diagrama 4 4 dilatare izoterm'0'4 0 4p V p V 3) fenomenul de nclzire al vaporilor aspirai prin contact cu vaporii calzi din spaiul mort i contact cu pereii cilindrului0cpp nclzirea determin mrirea volumului specific scderea debitului volumict ttaspiratieaspiratieT + t = 5 10 C4) fenomenul de pierdere prin supape, la segmeni, axul motoruluiN T l v - grad de livraredebitul real 0 V VRQ QPuterea consumat de compresorul realPi = putere indicatPt. consumarea gazului compresorul consum PiRandamentul indicatefiiPP Randamentul efectivn sistemul de transmitere a micrii de la motorul electric la compresor apare:totefefPP Funcionarea compresorului n condiii variabile de lucruPentru evaluarea diferitelor tipuri de compresoare s-au stabilit condiiile de testare ale compresoarelor frigorificeSRc0C 25C 15 + Cnduncompresor funcioneaznaltecondiii detemperatur, sarcinafrigorificvafi diferit de sarcina nominal.-N 0 N 0 N 0condiii nominale-0101 1 ccondiii de funcionare[ ]tiunea sec4dlui compresoru cilindreea s / m S n4dCq Qq Q232N N VN N 01 1 1 V 01 cursa Sturatia nN N1 1N 0 01N N1 1N 001qqqq 11.ECHIPAMENTE FRIGORIFICEElemente constructive ale compresoarelor frigorificeClasificare-n funcie de principiul de funcionare:a) mecanice: - cu piston: - cu micare rectilinie si cu piston rotativb) ejectoarec) compresorul termochimica) Mecanice: sunt clasa cea mai rspndit. Permit utilizarea unei game foarte largi de puteri.n condiii normale de lucru exist compresoare mici (P = 0,5 5 Kw), compresoare de putere medie (P = 5 110 Kw), compresoare de putere mare (P = 110 350 Kw), compresoare de putere foarte mare (P > 350 Kw).-n funcie de poziia cilindrilorTabelDup sensul de circulaie al vaporilor n cilindrii:-n echicurent: compresoare lente cu supapa montat n piston-n contracurent: compresoare rapide cu supapa montat n capul cilindrului Dup modul de construcie al chiulasei (modul de etanare):-compresoare deschise cu chiulas i capac i acionare exterioar i etanare la arbore-compresoaresemietanecumotorul amplasat nchiulas, fretanarelaarboredar cu capac demontabil-compresoare etane (capsulate) compresorul i motorul sunt n interior iar capacul este sudatDup turaia motorului:-compresoare lente: n < 600 rot/min-compresoare rapide: n = 600 3600 rot/min-compresoare n colivie: n > 3600 rot/minELEMENTERotorulestemontat nraportcuaxastatorului .El semicprinrostogolireninteriorul statorului .Contactul ntre rotor i stator se facepe o generatoare .Rapoartele de comprimare au valori f mari ,raportul40PP0c .Temperaturarealizatntr-oinstalaientr-otreapt dotat cu compressor rotativ poate ajunge la C 50c .Puterea frigorific realizat variaz de la valori relativ mici pn la o valoare mare.Funcioneaz silenios .Constructiv este mult mai complex este mai scump.Compresorul cu urub (elicoidal)Principial compresorul cuurubestealctuit din2pui roatatipurubsauroatdinat elicoidal cu nr mic de dini urub conductor 4 dini urub condus 6 dini .Ambele au axele paralele formnd un angrenaj de tip elicoidal.DESENCele dou rotoare se rostogolesc unul pe lng altul avnd loc o ntreptrundere reciproca a danturii longitudinalerefulare. Vaporii suntaspirai pelauncapt al angrenajului i sunt presai ngolurileelicoidaleprinmicorareaspaiului prsindcompresorul pelacellalt capt . Principiul de funcionare este acela ca i al pompelor cu roi dinate folosite pentru transportul fluidelor vscoase.Dei distana dintre dini este foarte mic (vrful dintelui ) totui roile nu se ating .Frecarea este foarte redus nu este nevoie de ungere.Uzura foarteredus a angrenajului elicoidal pierdere prin laminare zero,turaie foarte mare care antreneaz dimensiuni mici ale mainii =>fundaii mici.Funcionarea foarte bun chiar la debite mici este folosit cu predominan n instalaiile cu putere foarte mare(5..7 Kw). Grad de deviere ridicat( ) ,temperatura0 sczut la o singur treapt de comprimare . Presiuni micilaaspiraie(de 20deorimaimicicalacomprescu piston).Posibilitide reglaj a puterii (0)prin variaia turaiei care lucreaz freonul.11.CONDENSATOARE FRIGORIFICE]DEF:schimbtor de cldur de tip ,,prin suprafa transfer cld se face de la agentul frigorif care condenseaz la agentul de rcire (apa aerul ambele subst)Cldura transformat n condensator este egal cu cldura extras de la consumatorul de frig 0la care se adaug cldura introdus n sistem prin intermediul compresorului PkCondensatorulasiguroracireiniial avaporilorcucondiia casuprafaaScsuficientiar agentul de rcire s poat prelua surplusul de cldur.ri racirevapo-valori de 2-3% din cse poate neglija Avem 3 tipuri de condensatoare.a.rcite cu apb.rcite cu aerc.rcite cu (ap-aer)a.folosite n instalaii0>3kw putere frigorificTipuri tip serpentinDESENVaporizatorul cu destinaie specialCare separa fulgii de ghea1.vaporizator propriu(tambur)2.distribuitor /colector3.cuva cu lichid (apa lichid alimentar)4.sistem de etanare 5.lama ractor6.nec (urub transportor)Vaporizator pentru rcirea aerului(rcitor de aer )Pentru rcirea aerului poate fi alimentat direct cu agent frigorific sau cu saramurConstructiv sunt nite bateri de rcire a aerului executate din evi cu aripioare i se folosesc n camere (spaii )pentru depozitare alimente.n climatizare n aplicaii casnice (climatizare de camer ).Se folosesc n dou situaii-pentru rcireaaerului latemperaturi 0gradC/sub0gradC.Dacasefolosetepentrurcireala temperaturasub0gradC=>brumareaapei dinaer pesuprafaabaripioarelor i evilor =>astfel blocarea suprafeei de schimb de cldur . Se are n vedere luarea unor msuri:-se prevd aripioare cu pas mai mare(6 mm)-se prevede rcitorul cu o soluie de degivrare.Pot fi alimentate cu amoniac/freon.Varianta fara lamele-are o circulatie mai buna a aerului natural, dar suprafaa de schimburi s fie mult mai mare. Cele cu aripioare - dimensiuni mai mici,suprafaa de schimb a caldurii mai mare la dimensiuni de gabarit mai mici,suprafaa S se mrete de 20 ori.evile sunt din OL,cupru,aripioarele din aluminiu.Apare fenomenul de depunere a gheii pe aripioare.Modul de aezare al rcitorului ntr-o camerSe aeaz pe perete/planeu sunt mascate cu perei sau planee false.Vaporizator cu circulaie forat : pt mrirea sare termice se mrete viteza de circulaie a aerului prin forarea circulaiei cu un ventilator. Mrirea debitului de aer nseamn mrirea cantitii de ap care se depune pe aripioare.Se iau cele 2 msuri de protecie(pasul de 16mm,soluie de digerare).Aparatul este aezat ntr-o carcas.DESENElemente pt curarea depunerii de ghea : soluii de decongelare interne i externeExterne:curare mecanic,oprirea mainii frigorifice dar continuarea ventilrii,oprirea mainii i pulverizarea de ap peste rcitor,oprirea mainii i suflarea de aer cald pp. prevederea unui rezistene electrice vecin cu racitorul.Procesul de decongelare dureaz 10-30 min i se face 1-3 zile n funcie de marfa depozitat.Dezghearea cu ap e cea mai scump.Interne:procedeu electric,procedeu termic(cu gaze calde),prin inversarea sensului de circulaie a agentului frigorific.Sunt mai rapide-decongelarea ncepe de la interior ctre exterior.Cel mai convenabil este prin inversarea circulaiei fluidului.Se monteaz vane,circuite suplimentare,condensatorul si vaporizatorul schimbndu-i rolurile.Elemente de calcul:aer- apparent rezult din ec experimentale ce in seama de Re,Pr,1, 2,diverse rapoarte de suprafee pe metru liniar de eav.mS K 00 11 11 + aerarffKElemente de calcul ale condensatoarelor:wm c c , , wm- temp medie a apei de rcire) (wm cccKS + +film aK 1 11film-coeficient de transfer convectiv de la aer la filmul de aer depus pe evi.Condensatorul cu rcire mixt i circulaie forat a aerului:Transferul de cldur de condensare la aerul care scald evile,schimbul este intensificat prin evaporarea unei pri din apa de rcire.Ca s se realizeze tirajul forat suprafaa de schimb este introdus ntr-o carcas metalic,iar aparatul este dotat cu ventilator.1.carcasa2.baterie cu aripioare pentru racirea vaporilor3.separator de picaturi 4.serpentina5.colector de lichid6.sistem de stropire cu apa7.ventilator pentru recircularea fortata a aerului8.bazin de colectare a apei de stropire9. plutitor pentru mentinerea nivelului10.prize de aer.Elemente de calculDESEN ) (ai au ai ae ai i m i i i Suprafaa de transfer se afl:pe baza coef de transfer de mas;pe baza coef de transfer de cldur.mi TS ae auai auai aemi ii ii iiii ii ln lnminmaxmin maxaCp T -Relaia lui LewisCpa-cld. specific coef. De transfer convectiv dar n sistemul tehnic meKS K=100-200 W/m212. VAPORIZATORUL FRIGORIFICSchimbtorul de cldur n care se rcete fluidul intermediar prin cedarea caldurii agentului frigorific care vaporizeaz.-rcire lichide(serpentin imersat) -rcire aer(baterie cu aripioare)-speciale(pt. producerea gheii )DESEN1. C = SRmm-diferenta medie logaritmica de temperaturaWa =0.5-2 m/s2.c Wc WW Wc Wc wc W c WmMm Mm 212 1212 1lnln) (ln3. Coeficientul global+ +W cK 1 11 Relatie de calcul de la peretele plan utilizabila si pt tevi cu 2 eidd4.+ + ppOLOLuu5. Apa (W)-tevi verticale Nu=C Rem Prn -tevi orizontale W=CmP1hP2(1+P3)C,P1,P2,P3 coef experimentali in functie de materialul teviim -debitul apei de racire h inaltimea tevii= p- W med6. Agentul frigorific (c ) avem diverse relatii care tin seama de pozitia tevii ,de caldura de condensare Nu=C(GaKuPr)m7. medCmK -suprafata de transfer8. ) (2 1 W W pcCmcQ aimWdQ 4219.SuprafataS= deLnN10. DiametrulDi=2+mtK= 200 - 1500 W/m2KCondensatoare frigorifice racite cu aerSe folosesc pt puteri frigorifice mici (maxim 3 KW) Pt puteri foarte mici se utilizeaza tipul racit cu aer si circulatie naturala tip PANOU.Pana la 3 KW tip BATERIE CU ARIPIOARE si circulatie fortata a aerului .Caldura specifica pt apa = 1 Kcal ; pt aer = 0.25 KcalSchimbatoarele de caldura racita cu aer sunt cu suprafete de transfer termic marita prin nervuri sau aripioareCondensatoare cu aerPt marirea capacitatii de transfer se folosesc 2 metode :-nervuri -aripioaref coeficient de aripioare (m2/ml teava)f=intSSextTevile din care se executa pot fi de otel sau cupru.Diametrele sunt mici(10-15 mm) Pasul aripioarelor s=2-5 mmDin punct de vedere al circulatiei aerului exista 2 tipuri de condensatoare:-cu circulatie naturala-cu circulatie fortata Cele cu circulatie fortata sunt de tipul baterie cu aripioare. Fortajul aerului e asigurat de un ventilator.Aripioarele se executa din tabla de otel sau aluminiu.Sunt independente in raport cu teava.Condesatoare cu circulatie naturala tipul serpentina atasata pe un panouCondensator tip panou cu tevi :Dezavantaje:-depunerea prafului pe suprafete-contactul intre teava si panoul perforat e un contact mecanicCondensator tip panou cu canale ambutisate Nu mai are tevi separateCondesatoare cu circulatie fortataCondensator tip baterie cu aripioare1. distribuitor2. colector3. tevi4. coturi lipite5. aripioare comuneR1 intrare vaporiR2 iesire lichid1,2,3,4 executate din cupruviteza intrare aer =2 m/sviteza iesire aer =7 m/sFoarte imporatant este contactul intre teava si aripioareSunt cele mai performante condensatoare racite cu aer13.COMPRESORUL Dupa turatia motorului: -lente (600 rot /min)-rapide (3800 rot/min)-foarte rapide(peste 3800 rot/min)Schema de principiu:Parti componente: - carterul( carcasa) partea care asigura protectia partilor interioare ;este executata din fonta ,prevazut cu gura de vizitare- chiuloasa capacul care acopera partile supapelor;este executata din fonta-cilindrii partea esentiala a compresorului ,executati din fonta,aluminiu pot fi camasuiti la interior din material antifrictiunepistonul partea mobila din interiorul cilindruluiexecutat din fonta-compresoare lenteexecutat din aluminiu-compresoare rapideAre canale pt montarea segmentelor (inele din otel pt ungere , etansare , compresie)- arborele cotitparte componenta a sistemului de conversie a sistemului de rotatie ;executat din otel- bula executata din fonta- lagare pe arborele cotit executate din bronz-grafit- sistem de etansare cu presetupa - sistem de ungere ( pompa care asigura transmiterea)-sistem de racire cu apa a cilindrilor-volanta Compresor simplu:Schita pt arborele cotit:Schita pt piston:COMPRESOARE CU PISTON ROTATIVPrincipiul de functionare:Comprimarea se realizeaza prin variatia volumului unei camere de aspiratie care se formeaza intre peretele cilindrului si peretele pistonului care este montat excentric si care executa o miscare de rotatie in interior.Pistonul este un cilindru plin montat intr-un cilindru golCaracteristiciIn cilindru pistonul formeaza 2 camere (aspiratie-refulare).Nu au supapa de aspiratie dar au supapaderefulare.Audimensiuni mai reduse, masemai mici. Turatiaestefoartemare. Echilibrarea este foarte buna- sunt silentioase.Sunt mai scumpe (grad mare de precizie la prelucrare) frecarea este mai pronuntata.Sunt 3 tipuri de compresoare 1 . cu comprimare prin rotor de rostogolire si lamela culisanta in rotor.2. cu rotor de rostogolire si lamela culisanta in stator3. compresor cu surub.Compresor rotativ cu lamela culisanta in cilindru (stator)Desen Aparatura auxiliara.Nu sunt schimbatoare de caldura.-separatorul de ulei- rezervorul de lichid- separatorul de picaturi- filtrul- dezaeratorul- clapeta de retinere- pompa de circulatieSeparatorul de ulei se monteaza in instalatia cu compresie mecanica Amoniac. Se monteaza pe conducta de refulare a compresorului. Este un recipient.Principiul de functionare:lucreaza pe baza a 2 efecte: socul negativ de viteza si ciocnirea picaturii de o suprafata (sicana). Are un filtru. Socul negativ de viteza este de ordinul 1:20. pentru mairea efectului de separare se oate mari vascozitatea uleiului prin racirea recipientului.1.manta2.manta de racire3.racord de tip pipa-colectare a vaporilor4.filtru tip rastel5.pereti sicanaRezervoruleste un recipient care colecteaza agentul frigorific lichid de la iesirea din subracitor sau condensator.Are2funciuni:colecteazalichidul incazdeavarie2. colecteazalichidul insurpluscare rezulta intr-un minim de sarcinaPentr NH3 rezervoarele au volume mai mari care ating mii de litri (max 5000) si se pcupa maxim 80% din motive de siguranta.Pentru freoni este mai redus ca dimensiuni mergand pana la ordinu 150 de litri. Nu se livreaza separat rezervorul. Pot fi verticale sau orizontale.Dimensionare . determinarea volumului de lichid racit care se gaseste in instalatie.VTL=Vc+Vv volume libere pe partea agentului frigorific.Volumul este amplificat cu 20% sau impartit la 0,8VRL= (23) l*1,16 0VRL= (o,30,5)QvDesenSeparatorul de lichid.Asigura prin separarea picaturilor de lichid antrenate de vaporii care vin din .....Asigura functionarea uscata a compresoruluiAsigura functionarea inecata a vaporizatorului.Peincipiul de functionare este identic cu cel al separatorului de ulei. Vitezele sunt de 8...12 m\s iar viteza de separare este de 0,2...0,6 m\s.Relatia de calculaparatul in constructie verticala.WQDKR4421DQVRAplicatii ale frigului artificial1.frigiderul casnic2.conditionare aer3.patinuar artificial4.pompa de caldura5.fabricarea ghetii6.racirea betonului7.inghetarea soluluCLIMATIZORUL DE PERETEEste o main frigorific cu compresie de putere mic (1kW-2kW). Are condensator i vaporizator baterii cu aripioare sunt rcite cu aer. Vaporizatorul este amplasat n interior, grupul compresor-condensator n exterior. Are i automatizare.Se construiesc i cu vaporizatoare multiple. Circulaia aerului se face forat. Ventilatorul pentru condens este axial cu pale mari, iar cel interior este ventilator axial cu lungimi mici.DULAP DE CLIMATIZARE-puteri 10-20 kW-fol pt birouri, magazii-condensatorul este rcit cu ap, ap. a BPOMPA DE CLDUR-instalaie frigorific ce funcioneaz invers fa de maina frigorific extrage cldura de la nivelul termic sczut (mediul cu temperatura 5-80C) i o livreaz la un nivel termic ridicat (50-800C)-nu poate fi folosit dac agentul termic necesar depete 800C-numele pompei de cldur este dat de sursele din care aceasta extrage cldura i de mediul n care este cedat cldura.Mediul din care se extrage cldura Mediul care primete cldura- aer- ap- sol- surse de energie rezidual- aer - apApa poate fi folosit ca ap menajer.Aerul aerul nconjurtorElemente care determin eficiena unei pompe de cldur:-dac sursa de alimentare este aerul atmosferic, pompa de cldur este eficient ntr-un climat subtropical.-COP-ul trebuie s aib valori peste 4-Eficiena crete dac poate fi folosit n regim var-iarn-Numrul de ore de funcionare pe partea de pomp 2000 h/an.-Beneficiarul nu necesit o temperatur mai mare de 800C.-Dac poate fi combinat cu alt soluieRE- rezisten electricDac temperatura exterioar > 90C lucreaz pompa, iar B lucreaz ca acumulatorPATINOARELEPartea principal a unui patinoar artificial este pista.-pista este format dintr-o plac peste care este turnat o pelicul de ap-subplac se afl un sistem de conducte prin carecircul agentul frigorific-sub reeaua de conducte exist un suport care asigur rezistena structurii-se izoleaz stratul de ghea fa de sol-patinoarul mai cuprinde unele sli de tip vestiar ,restaurant ,staia de frig propriu zis-iniial apa se turna direct pe reeaua de evi iar evile au fost montate n nisip; mai trziu reeaua de evis-a montat n plac de beton-alimentarea cu agent frigorific a reelei de conductetrebuie s se fac astfel nct temperatura ntregii zone s fieuniformeghea -2 ;-7 grade C- -3 ghea dur(hochei)-2 ghea umed(agrement)0

-7 ;-10 grade C pt.aobine temperaturile nghe Pista cu ngheare direct cu (NH3)-pt. a senghea uniform se mrete debitul de 4-5 ori Q0m sau se modific admisiai ieirea agentului frigorific cu ventile cu trei cingheare indirect (agent intermediar)Patinoar deschis[-----------------------------------------------------------------------------------]Sarcina frigorific 0=sol+spaii adiacente+persoane+insolaie+precipitaii [____________________] patinoar nchisFRIGIDERUL CASNICEste maina frigorific cu compresie mecanic sau cu gaz compensator.Avem: - frigider propriu zis-congelator-combin frigorificPuterea frigorific- 0,153 KW =Pk- puterea compresoruluiAu compresoare capsulate.-acum vaporizatorul i condensatorul este plat i este pus pe spatele cutiei-frigiderul nu este echipat cu ventil de reglaj scderea presiunii se face printr-untub capilar care are diametrul interior de 0,1 mm, pentru a nu se pierde agentul frigorific-are un filtru de tip creion de 10-12 cmnuntru avnd mici sfere de plastic i este dispus naintea capilarului-mai are o eav strns la cap pentru umplere-masa de freon este decirca 150 g- se mai introduce o mic cantitate de alcool pentru a scdea punctul de nghe a apei existente n instalaie - are untermostat care funcioneaz pe principiuldilatrii unui gaz - 2 relee de pornire oprire i de protecie la suprasarcin-motorulare o bobin de pornire i una de funcionare continu-la pornirefuncioneazcu ambele bobine -vechile frigidere aveau vaporizatorul nuntru i ducea la depunerea ghiei decirezulta un timp de funcionaremai mare-funcionare normal- 15 minute; 45 minute staionare-soluia modern pune vaporizatorulncorporat nperetele de plastic i nu mai este vizibil-lichidul rezultat la vaporizator curge pe capsul (700C) i se evapor-o soluie mai modern plaseaz vaporizatorul afar complet cu aripioare i are un ventilator care introduce aerul rece acesta ieind prin partea de josa frigiderului-clasaA este dat de gradul de izolaiealfrigiderului, combinei frig.