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 1 -ect de bilant termicDesen 1 -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 CDezavantaje –disolva 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 V

Din 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 racire

SR-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 Pc Po

1- 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=ct

Lichidul 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 vaporizare este preluata de la saramura S1. Se reia ciclul din punctul 1.Trasarea ciclului de functionare permite efectuarea calculului termodinamic.

CALCULUL TERMODINAMICS1, w1, 0

Se 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 lucruo, c, SR

o=1=4

c=2’=3

SR=3’

Diadrame temp – supraf (-S)

(DESEN)

Ca sa trimita S2 trebuie facuta o racire mai scazuta decat temp de vaporizare o=2-4oCo=SR-o

3.INSTALATIA CU COMPRIMARE MECANICA CE VAPORI INTR-O TREAPTA CU 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 lichidSchema

Ciclu teoretic

Freonul 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 3-3’proces izobar la “E” asigura un transfer intern de caldura intre lichidul ins procesul 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 deosebiri

DESEN

apare aceasta zona in plus-supraincalzirea vaporilor la iesirea din vaporizator se face pe baza unei diferente de temp “t”lK-lucrul mec efectuat de compresoaret1’=t1+t1

t1”=t1’+t2

h3’=h4

4.INSTALATIA CU COMPRESIE MECANICA DE VAPORI IN 2 TREPTE DE COMPRIMAREDaca 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/lK

DESEN

2.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

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 comprimaţi adiabat K2 (2'-3)Subrăcirea vaporilor în condensatorul C (3-3')

(3'-4) : condensarea izobară şi izotermăLichidul este subrăcit în subrăcitor, debit de lichid împărţit în 2 părţi, o parte este laminată la entalpie constantă(VL2), (4'-5); a-2-a parte este răcită izobar în serprntina B.R.I. (4'-6), laminarea în VL1 la h = ct. (6-7).Lichidul la presiune po este trecut în vaporizator.Funcţionarea B.R.I.Schimbător de căldură cu 3 funcţii :a). răcirea vaporilor de stare 2b). subrăceşte lichidul de stare 4'→6c). suplementează debitul de vapori aspiraţi de K2Rol de : → vaporizator → separator de lichid → subrăcitorCalculul termodinamicPi- presiune intermediară→B.R.I.Rapoartele de presiune în cele 2 trepte sunt aproximativ egaleΠ1=Pi/po ; Π2=Pc/PiPuterea frigorifică masică specifică :qom= h1-h7 (KJ/Kg)qov= qom/v1 (Kj/m³)Volumul specificDebitul masic de vapori treapta IQm1=Φo/qom (Kg/s)Debitul volumicQv1=Qm1 · v1(m³/s)Lucrul mecanic de comprimare specific pt. treapta IDebitul masic în treapta IIRezultă din balanţul termic scris pt. B.R.I. căldura care intră este egală cu căldura care iese.Qm1·h2 + Qm1·h'4 + Qm2 – Qm1)·h5 = Qm1·h'2 + Qm1·h6

5.NOTIUNI DESPRE SOLUTII BINAREParticularităţi :-concentraţie ;-temperatură ;-presiune sau entalpia (h) .Concentraţia : raportul între masa amoniacului şi masa amestecului.Studiem procesul de fierbere al soluţieiDiagrama se trasează la o presiune p = constantă.

Luăm o concentraţie care se găseşte în stare subrăcită .Începem să încălzim soluţia, evoluţia soluţiei se face pe verticală până se atinge pct. 2 (stare de saturaţie). La atingerea temp. stării 2 începe procesul de fierbere- din cauza temp. de fierbere foarte diferite începe să se vaporizeze amoniacul.Vaporii de amoniac aproape puri (2") în echilibru cu vaporii (2').Între ζ1 şi ξ2 se evaporă amoniac aproape pur .Se continuă fierberea, punct. Evoluează în I – amestec de lichid I cu vapori II" cu temp. θt cu concentrările ζT" .Vaporii degajaţi conţin din ce în ce mai puţin amoniac şi mai multă apă.Soluţia evoluează de la 3 (3") în echilibru cu 3', se degajă ultima picătură de amoniac.Conclizii : în proc. de fierbere apa-amoniac vaporii rezultaţi au concentraţia maximă la începutul fierberii, conc. evoluînd descrescător până în pct. de sfârşit al fierberii, soluţia evoluează descrescător.ζB – concentraţia soluţiei bogate ;ζS - concentraţia soluţiei sărace.În cazul procesului de fierbere oscilaţia vaporilor rezultaţi scade, pt. calcule s-a convenit că se consideră vapori rezultaţi la o stare medie .Dacă vrem să desenăm aceste pct. la diverse pres. avem urm. poză :

Studierea diagr. lui Merkel (h – ζ)Lentilele se suprapun parţial .Dreptele de temp. în int. sunt oblice .ζb – soluţia bogată ;ζS - soluţia săracă . Procese ale variaţiei a conc. → vaporizarea, condensarea amoniacului.

6. INSTALATIA CU ABSORTIE APA-AMONIAC INTR-O TREAPTA(FARA RECTIFICARE)

Inst. cu absorbţie într-o treaptă, poate furniza saramură la -30 ºC, faţă de inst. cu compres. are avantajul absenţei parţiale în mişcare; nu introducem energie electrică, este foarte eficientă dacă căldura utiliz. este reziduală.La generator se foloseşte energie în procesul de fierbere, la absorbitor unde se degajă căldură este necesară apă de răcire .DESEN

În absorbitor se produce absorbţia vap. reci de stare 7 în soluţia săracă de stare si rezultă soluţia bogată de stare 4 e preluată cu pompa P şi i se ridică pres. până la val. Pe (proces invers laminăriih= ct.) .Soluţia bogată 4 este încălzită în generator, se încălzeşte până la ating. pct. de fierbere → ξs şi ξb. Procesul 4-1: soluţia 1 este în echilibru cu vaporii 1" .Soluţia de stare 1 se răceşte (pierde amoniac) ajunge la starea 2, vap.degajaţi evoluează de la st.1" la st. 2" .5" – pct. de ieşire al vap. din generator, convecţie .Soluţia săracă de st. 2 este laminată în ventilul VL1 până la st. 3 (h=ct).Este o succesiune de stări .1,2,3,4 – circuitul secundar al soluţiei bifazice5",6,7 – circuitul principal pe care se produce frig, circulă amoniac aproape purVaporii de st 5" (st. medie a vaporilor [1" şi 2"] ), intră în condensator→condensează până la starea 5 – se menţin const. conc. şi pres. Urmează laminarea lichidului de stare 5 în ventilul de laminare (VL2). Lichidul de stare 5" cu pres. po intră în vaporizatorul V şi vaporizează până la starea 7. Vaporii de st. 7 se duc în absorbitor unde sunt absorbiţi de soluţia săracă 3 după care se reia ciclul.Pe baza diagramei trasate se face calec. termic. Mai sunt necesare nişte mărimi impuse : Φo, θw1, θw2, θs1, θs2 , se mai cunosc Φi1, Φi2 .Definim :F – debitul de soluţie bogată livrată de absorbitor (kg/s)Qom – debitul masic de vapori de amoniac livrat de generator (kg/s)

f = F/Qom – grad de livrare (coef. de circulaţie) – ce cantitate de soluţie bogată avem în circulaţie pt. a obţine o unitate de masă de amoniac .qom – sarcina frigorifică specifică masică .(kj/kg)Øe – sarcina totală a condensatorului = Qom(h5"-h5)Øo = Qom(h7-h6)Pt. absorbitor- proces cu degajare de căldură (F) .La fierbător- soluţie sărată (F-Qom)

Absorbitor : ØA + F · h4 = ( F- Qom) · h3 + Qom · h7

Dacă toate valorile le împărţim cu debitul de amoniac rezultă sarcinile specificeqc= q0= qA= qG=Definim gradul de livrare în funcţie de concentraţieScriem ecuaţia de bilanţ de masă pe generator (fierbător)F∙ξb=(F-Qom)∙ξs+Q0m∙ξ” / Qom

f∙ξb=(f-1)∙ξs+ξ”f∙(ξb- ξs)=ξ”- ξs →

Pentru acest tip de instalaţie nu se mai defineşte eficienţa (COP), ci o mărime, coeficientul termic al instalaţiei (η)

7.INSTALATIA FRIGORIFICA CU ABSORTIE CU RECTIFICARE SI CU ECONOMIZOR.Pentru mărimea coeficientului termic (η) se face o rectificare a vaporilor rezultaţi în fierbător (rectificare – mărirea concentraţiei vaporilor printr-un proces de condensare – vaporizare într-o zonă numită coloana de rectificare şi o mărire a concentraţiei vaporilor prin condensarea apei din vapori folosind un agent de răcire exterior).Schimbul de căldură este un schimb intern între vapori şi soluţie – RECTIFICARE.Avem un generator format din FIERBĂTOR – COLOANA DE RECTIFICARE – CONDENSATORUL DE REFLUX. Se mai adaugă două economizoare (E1 – încălzeşte soluţia bogată care trece de la absorbitor la generator prin răcirea soluţiei sărace; E2 – subrăceşte lichidul NH3 la ieşirea din condensator preluând căldura de la vaporii reci ce ies din vaporizator).

Generatorul are trei zone:

- zona de fierbere propriu-zisă G(F);- zona de epuizare a soluţiei (E);- zona de rectificare (R) – schimbătorul de căldură alimentat cu vapori care vin din zona de epuizare şi urcă în zona de rectificare. De sus în jos lichidul care cade din condensatorul de reflux (CR) şi se produce un schimb de căldură şi masă între vapori şi reflux prin procese succesive de condensare – vaporizare. Se produce în acest fel o creştere a concentraţiei de NH3. Vaporii îmbogăţiţi din coloana de rectificare ajung în condensatorul de reflux care este alimentat cu apă de răcire producând condensarea vaporilor de apă.DESEN

Soluţia bogată de st 4 ieşită din absorbitor este pompată până la starea (proces de h=constant).

- proces de ridicare a presiuniiSoluţia trece prin economizorul E1 încălzindu-se până la st 1a (process de încălzire cu ξ-const.). Soluţia 1a intră în generator unde se continuă procesul de încălzire până la punctul de fierbere.Vaporii 1” străbat coloana de rectificare fac schimb de căldură şi masă cu refluxul, se îmbogăţesc, încălzesc condensatorul şi rezultă vaporii 5” de concentraţie maximă.După fierbere soluţia 1 bogată părăseşte generatorul în st 2. Soluţia 2 trece prin E1 subrăcindu-se până la st 3, urmează laminarea soluţiei, iar soluţia 3a intră în absorbitor, absoarbe vaporii reci şi devine soluţie bogată 4.Vaporii de amoniac 5” cu concentraţie maximă condensează în condensatorul C până la starea 6. Lichidul de st 6 este subrăcit în economizorul E2 până la stare 6a. Lichidul rezultat este laminat până la starea 7, urmează vaporizarea lichidului.Elemente de calcul termodinamicSe cunosc:Φ0; θW1; θW2; θi1; θi2; θs1; θs2; ξ”;

- grad de livrare;

- debit specific de reflux;

R – debit de reflux;Se calculează:Φinc; ΦA;Ecuaţia de bilanţ termic şi masic pe generatorDESEN

Ecuaţia de bilanţ de masă pe generator:F∙ξb=Qom∙ξ”+(F-Qom)∙ξ5

sau

Ecuaţia de bilanţ termic pe generator:Φînc+F∙h1a=Qom∙h5”+(F-Q0)∙h2+ΦR;Obs.: Faţă de instalaţia fără rectificare fluxul de încălzire creşte cu ΦR. Se obţine mărirea concentraţiei cu o creştere a sarcinii termice a generatorului.ξ1”∙(Qom+R)= ξ1∙R+Qom∙ ξ”ξ1”∙(Qom+R) – vapori care intră în zona de rectificareξ1∙R – reflux care circulăQom∙ ξ” – vapori care ies din zona de rectificare.Ecuaţia de bilanţ termic(generator):qR= h1

,, - h5,, + r(h1

,,- h1)Ecuaţia fluxului de încălzire la fierbător după împărţire 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+ Qomh8a/ Qom

qA= 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 6

Sarcina frigorifica specifica: q0=h8-h7

Debitul de amoniac:

Qom= ; E1=F(h1a-h4)=(F-Qom)(h2-h3); E2=Qom(h6-h7)=

Qom(h8-h8a)

Randamentul: =

8.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=

5-6 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 termic

9. INSTALATIA FRIGORIFICA CU GAZ COMPESATOR Particularitati:- compresor termochimic- putere mica si foarte mica (<1 kw)- are absorbitor si fierbator incalzit electric- in instalatie se gaseste amestec din trei substante: amoniac+apa+hidrogen.- nu are piese in miscare(nu are pompa)- fiabiltate foarte mare cu conditia sa nu se piarda gazele(amoniacul si hidrogenul).- condensatorul de reflux sunt schimbatoare de caldura racite cu aer.Principi de functionare:Gaz compensator- hidrogenulIn instalatie in toate partile componente exista aceiasi presiune (pc), (pc=12 bar- determinat de condensator)=>(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 caldura

Fierbator: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 de NH3+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.DESEN

Influenta factorilor negativi:V=coeficientul spaytiului mort;P=coeficientul de laminare;T=coeficientul de incalzire;N=coeficientul de neetanseitate;=VPTN =>gradul de livrare-reduce debitul refulat de compresor Qov=QRV (real)DESEN

1-2 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= ; cc= -coeficient relativ al spatiului mort.

Ecuatia politropei pe procesul 3-4

=> 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

C1=C-b

=

!!!!!!!2) λl fenomenul negativ care determină reducerea debitului refulat de un compresor este fenomenul de laminare a gazului în supape. DESEN

Aspiraţia vaporilor în cilindru se produce la o presiune în momentul în care a avut loc destinderea vaporilor în spaţiul mort.

Δp1 = pierderile de sarcină pentru trecerea gazelo prin orificiuΔp2 = = pierderile de sarcină pentru învingerea forţei arcului supapeiΔp3 = = pierderile de sarcină pentru deplasarea supapeiΔp4 = = pierderile de sarcină pentru deplasarea gazului din spaţiul mortDiagrama indicată diagrama reală de funcţionareV4, V4

’ – volumele care se scad din volumul aspirat

Diagrama 4 – 4’ dilatare izotermă

3) fenomenul de încălzire al vaporilor aspiraţi prin contact cu vaporii calzi din spaţiul mort şi contact cu pereţii cilindrului

Încălzirea determină mărirea volumului specific → scăderea debitului volumic

Δt = 5 ÷ 10 ºC

4) fenomenul de pierdere prin supape, la segmenţi, axul motorului - grad de livrare

debitul real

Puterea consumată de compresorul realPi = putere indicatăPt. consumarea gazului compresorul consumă Pi

Randamentul indicat

Randamentul efectivÎn sistemul de transmitere a mişcării de la motorul electric la compresor apare:

Funcţionarea compresorului în condiţii variabile de lucruPentru evaluarea diferitelor tipuri de compresoare s-au stabilit condiţiile de testare ale compresoarelor frigorifice

Când un compresor funcţionează în alte condiţii de temperatură, sarcina frigorifică va fi diferită de sarcina nominală.- condiţii nominale- condiţii de funcţionare

11.ECHIPAMENTE FRIGORIFICEElemente constructive ale compresoarelor frigorificeClasificare-În funcţie de principiul de funcţionare:a) mecanice: - cu piston: - cu mişcare rectilinie si cu piston rotativb) ejectoarec) compresorul termochimica) Mecanice: sunt clasa cea mai răspândită. Permit utilizarea unei game foarte largi de puteri.

În condiţii normale de lucru există 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).-În funcţie de poziţia cilindrilorTabelDupă sensul de circulaţie al vaporilor în cilindrii:-în echicurent: compresoare lente cu supapa montată în piston-în contracurent: compresoare rapide cu supapa montată în capul cilindrului

După modul de construcţie al chiulasei (modul de etanşare):-compresoare deschise cu chiulasă şi capac şi acţionare exterioară şi etanşare la arbore-compresoare semietanşe cu motorul amplasat în chiulasă, fără etanţşare la arbore dar cu capac demontabil-compresoare etanşe (capsulate) compresorul şi motorul sunt în interior iar capacul este sudat

După turaţia motorului:-compresoare lente: n < 600 rot/min-compresoare rapide: n = 600 ÷ 3600 rot/min-compresoare în colivie: n > 3600 rot/min

ELEMENTERotorul este montat în raport cu axa statorului .El se mişcă prin rostogolire în interiorul statorului .Contactul între rotor şi stator se facepe o generatoare .Rapoartele de comprimare au

valori f mari ,raportul .Temperatura realizată într-o instalaie într-o treaptă dotată

cu compressor rotativ poate ajunge la .Puterea frigorifică realizată variazţ de la valori relativ mici până la o valoare mare.

Funcţionează silenţios .Constructiv este mult mai complex este mai scump.Compresorul cu şurub (elicoidal)Principial compresorul cu şurub este alcătuit din 2 puşi roata tip şurub sau roată dinţată elicoidală cu nr mic de dinţi şurub conducător 4 dinţi şurub condus 6 dinţi .Ambele au axele paralele formând un angrenaj de tip elicoidal.DESEN

Cele două rotoare se rostogolesc unul pe lângă altul având loc o întrepătrundere reciproca a danturii longitudinale refulare. Vaporii sunt aspiraţi pe la un capăt al angrenajului şi sunt presaţi în golurile elicoidale prin micşorarea spaţiului părăsind compresorul pe la celălalt capăt . Principiul de funcţionare este acela ca şi al pompelor cu roţi dinţate folosite pentru transportul fluidelor vâscoase.Deşi distanţa dintre dinţi este foarte mică (vârful dintelui ) totuşi roţile nu se ating .Frecarea este foarte redusă nu este nevoie de ungere.Uzura foarte redusă a angrenajului elicoidal pierdere prin laminare zero,turaţie foarte mare care antrenează dimensiuni mici ale maşinii =>fundaţii mici.Funcţionarea foarte bună chiar la debite mici este folosit cu predominanţă în instalaţiile cu putere foarte mare(5..7 Kw). Grad de deviere ridicat( ) ,temperatura scăzut la o singură treaptă de comprimare . Presiuni mici

la aspiraţie (de 20 de ori mai mici ca la compres cu piston). Posibilităţi de reglaj a puterii ()prin variaţia turaţiei care lucrează freonul.

11.CONDENSATOARE FRIGORIFICE]DEF:schimbător de căldură de tip ,,prin suprafaţă” transferă căld se face de la agentul frigorif care condensează la agentul de răcire (apa aerul ambele subst)Căldura transformată în condensator este egală cu căldura extrasă de la consumatorul de frig

la care se adaugă căldura introdusă în sistem prin intermediul compresorului Pk

Condensatorul asigură o racire iniţială a vaporilor cu condiţia ca suprafaţa Scsuficientă iar agentul de răcire să poată prelua surplusul de căldură.

-valori de 2-3% din se poate neglija Avem 3 tipuri de condensatoare.a.răcite cu apăb.răcite cu aerc.răcite cu (apă-aer)a.folosite în instalaţii >3kw putere frigorificăTipuri –tip serpentinăDESEN

Vaporizatorul cu destinaţie specialăCare separa fulgii de gheaţă

1.vaporizator propriu(tambur)2.distribuitor /colector3.cuva cu lichid (apa lichid alimentar)4.sistem de etanşare 5.lama ractor6.şnec (şurub transportor)

Vaporizator pentru răcirea aerului(răcitor de aer )Pentru răcirea aerului poate fi alimentat direct cu agent frigorific sau cu saramurăConstructiv –sunt nişte bateri de răcire a aerului executate din ţevi cu aripioare şi se folosesc în camere (spaţii )pentru depozitare alimente.În climatizare în aplicaţii casnice (climatizare de cameră ).Se folosesc în două situaţii-pentru răcirea aerului la temperaturi 0 grad C/sub 0 grad C.Daca se foloseşte pentru răcirea la

temperatura sub 0 grad C =>brumarea apei din aer pe suprafaţa b aripioarelor şi ţevilor =>astfel blocarea suprafeţei de schimb de căldură . Se are în vedere luarea unor măsuri:-se prevăd aripioare cu pas mai mare(6 mm)-se prevede răcitorul cu o soluţie de degivrare.Pot fi alimentate cu amoniac/freon.Varianta fara lamele-are o circulatie mai buna a aerului naturală, dar suprafaţa de schimburi să fie mult mai mare. Cele cu aripioare - dimensiuni mai mici,suprafaţa de schimb a caldurii mai mare la dimensiuni de gabarit mai mici,suprafaţa S se măreşte de 20 ori.Ţevile sunt din OL,cupru,aripioarele din aluminiu.Apare fenomenul de depunere a gheţii pe aripioare.Modul de aşezare al răcitorului într-o camerăSe aşează pe perete/planşeu sunt mascate cu pereţi sau planşee false.Vaporizator cu circulaţie forţată : pt mărirea sare termice se măreşte viteza de circulaţie a aerului prin forţarea circulaţiei cu un ventilator. Mărirea debitului de aer înseamnă mărirea cantităţii de apă care se depune pe aripioare.Se iau cele 2 măsuri de protecţie(pasul de 16mm,soluţie de digerare).Aparatul este aşezat într-o carcasă.DESEN

Elemente pt curăţarea depunerii de gheaţă : soluţii de decongelare interne şi externeExterne:curăţare mecanică,oprirea maşinii frigorifice dar continuarea ventilării,oprirea maşinii şi pulverizarea de apă peste răcitor,oprirea maşinii şi suflarea de aer cald pp. prevederea unui rezistenţe electrice vecină cu racitorul.Procesul de decongelare durează 10-30 min şi se face 1-3 zile în funcţie de marfa depozitată.Dezgheţarea cu apă e cea mai scumpă.Interne:procedeu electric,procedeu termic(cu gaze calde),prin inversarea sensului de circulaţie a agentului frigorific.Sunt mai rapide-decongelarea începe de la interior către exterior.Cel mai convenabil este prin inversarea circulaţiei fluidului.Se montează vane,circuite suplimentare,condensatorul si vaporizatorul schimbându-şi rolurile.Elemente de calcul:

- apparent rezultă din ec experimentale ce ţin seama de Re,Pr,Ф1, Ф2,diverse rapoarte de suprafeţe pe metru liniar de ţeavă.

Elemente de calcul ale condensatoarelor: - temp medie a apei de răcire

-coeficient de transfer convectiv de la aer la filmul de aer depus pe ţevi.Condensatorul cu răcire mixtă şi circulaţie forţată a aerului:Transferul de căldură de condensare la aerul care scaldă ţevile,schimbul este intensificat prin evaporarea unei părţi din apa de răcire.Ca să se realizeze tirajul forţat suprafaţa de schimb este introdusă într-o carcasă metalică,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

Suprafaţa de transfer se află:pe baza coef de transfer de masă;pe baza coef de transfer de căldură.

-Relaţia lui LewisCpa-căld. specifică α –coef. De transfer convectiv dar în sistemul tehnic

K=100-200 W/m2

12. VAPORIZATORUL FRIGORIFICSchimbătorul de căldură în care se răceşte fluidul intermediar prin cedarea caldurii agentului frigorific care vaporizează.-răcire lichide(serpentină imersată) -răcire aer(baterie cu aripioare)-speciale(pt. producerea gheţii )DESEN

1. ΦC = S·R·Δθm

Δθm-diferenta medie logaritmica de temperaturaWa =0.5-2 m/s

2.

3. Coeficientul global

Relatie de calcul de la peretele plan utilizabila si pt tevi cu

4.

5. Apa (αW) -tevi verticale Nu=C· Rem ·Prn

-tevi orizontale αW=C·mP1·hP2·(1+P3·Δθ)C,P1,P2,P3 –coef experimentali in functie de materialul teviim -debitul apei de racire h –inaltimea teviiΔθ= θp- θW med

6. Agentul frigorific (αc ) –avem diverse relatii care tin seama de pozitia tevii ,de caldura de condensare Nu=C·(Ga·Ku·Pr)m

7. -suprafata de transfer

8.

9.SuprafataS= π·de·L·n·N10. DiametrulDi=2·δ+m·tK= 200 - 1500 W/m2·KCondensatoare 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=

Tevile 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 separate

Condesatoare cu circulatie fortataCondensator tip baterie cu aripioare

1. distribuitor2. colector3. tevi4. coturi lipite5. aripioare comuneR1 –intrare vapori

R2 –iesire lichid1,2,3,4 –executate din cupru

viteza intrare aer =2 m/sviteza iesire aer =7 m/sFoarte imporatant este contactul intre teava si aripioareSunt cele mai performante condensatoare racite cu aer

13.COMPRESORULDupa 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 cotit parte 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 supapa de refulare. Au dimensiuni mai reduse, mase mai mici. Turatia este foarte mare. 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 sicana

Rezervorul este un recipient care colecteaza agentul frigorific lichid de la iesirea din subracitor sau condensator.Are 2 funciuni: colecteaza lichidul in caz de avarie 2. colecteaza lichidul in surplus care 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= (2…3) l*1,16 Φ0VRL= (o,3…0,5)Qv

Desen

Separatorul 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 calcul

aparatul in constructie verticala.

Aplicatii ale frigului artificial1.frigiderul casnic2.conditionare aer3.patinuar artificial4.pompa de caldura5.fabricarea ghetii6.racirea betonului7.inghetarea solulu

CLIMATIZORUL DE PERETEEste o maşină frigorifică cu compresie de putere mică (1kW-2kW). Are condensator şi vaporizator – baterii cu aripioare sunt răcite cu aer. Vaporizatorul este amplasat în interior, grupul compresor-condensator în exterior. Are şi automatizare.Se construiesc şi cu vaporizatoare multiple. Circulaţia aerului se face forţat. 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 răcit cu apă, ap. a BÎ

POMPA DE CĂLDURĂ

-instalaţie frigorifică ce funcţionează „invers” faţă de maşina frigorifică – extrage căldura de la nivelul termic scăzut (mediul cu temperatura 5-80C) şi o livrează la un nivel termic ridicat (50-800C)-nu poate fi folosită dacă agentul termic necesar depăşeşte 800C-numele pompei de căldură este dat de sursele din care aceasta extrage căldura şi de mediul în care este cedată căldura.Mediul din care se extrage căldura Mediul care primeşte căldura

- aer- apă- sol- surse de energie reziduală

- aer - apă

Apa poate fi folosită ca apă menajeră.Aerul – aerul înconjurătorElemente care determină eficienţa unei pompe de căldură:-dacă sursa de alimentare este aerul atmosferic, pompa de căldură este eficientă într-un climat subtropical.-COP-ul trebuie să aibă valori peste 4-Eficienţa creşte dacă poate fi folosită în regim vară-iarnă-Numărul de ore de funcţionare pe partea de pompă 2000 h/an.-Beneficiarul nu necesită o temperatură mai mare de 800C.-Dacă poate fi combinată cu altă soluţie

RE- rezistenţă electricăDacă temperatura exterioară > 90C lucrează pompa, iar BÎ lucrează ca acumulator

PATINOARELEPartea principală a unui patinoar artificial este pista.-pista este formată dintr-o placă peste care este turnată o peliculă de apă-sub placă se află un sistem de conducte prin care circulă agentul frigorific-sub reţeaua de conducte există un suport care asigură rezistenţa structurii-se izolează stratul de gheaţă faţă de sol-patinoarul mai cuprinde unele săli de tip vestiar ,restaurant ,staţia de frig propriu zisă-iniţial apa se turna direct pe reţeaua de ţevi iar ţevile au fost montate în nisip; mai târziu reţeaua de ţevi s-a montat în placă de beton

-alimentarea cu agent frigorific a reţelei de conducte trebuie să se facă astfel încât temperatura întregii zone să fie uniformegheaţă

-2 ;-7 grade C- -3 gheaţă dură(hochei)-2 gheaţă umedă(agrement)0

-7 ;-10 grade C pt. a obţine temperaturile îngheţ

Pista cu îngheţare directă cu (NH3)-pt. a se îngheţa uniform se măreşte debitul de 4-5 ori Q0m sau se modifică admisia şi ieşirea agentului frigorific cu ventile cu trei căi

Îngheţare indirectă (agent intermediar)

Patinoar deschis [-----------------------------------------------------------------------------------]

Sarcina frigorifică 0=sol+spaţii adiacente+persoane+insolaţie+precipitaţii

[____________________] patinoar închis

FRIGIDERUL CASNICEste maşina frigorifică cu compresie mecanică sau cu gaz compensator.Avem: - frigider propriu zis-congelator-combină frigorificăPuterea frigorifică- 0,153 KW =Pk- puterea compresoruluiAu compresoare capsulate.

-acum vaporizatorul şi condensatorul este plat şi este pus pe spatele cutiei-frigiderul nu este echipat cu ventil de reglaj scăderea presiunii se face printr-un tub 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 cm înăuntru având mici sfere de plastic şi este dispus înaintea

capilarului -mai are o ţeavă strânsă la cap pentru umplere-masa de freon este de circa 150 g- se mai introduce o mică cantitate de alcool pentru a scădea punctul de îngheţ a apei existente în instalaţie - are un termostat care funcţionează pe principiul dilatării unui gaz - 2 relee de pornire – oprire şi de protecţie la suprasarcină-motorul are o bobină de pornire şi una de funcţionare continuă-la pornire funcţionează cu ambele bobine -vechile frigidere aveau vaporizatorul înăuntru şi ducea la depunerea ghieţi deci rezulta un timp de funcţionare mai mare-funcţionare normală- 15 minute; 45 minute staţionare-soluţia modernă pune vaporizatorul încorporat în peretele de plastic şi nu mai este vizibil-lichidul rezultat la vaporizator curge pe capsulă (700C) şi se evaporă-o soluţie mai modernă plasează vaporizatorul afară complet cu aripioare şi are un ventilator care introduce aerul rece acesta ieşind prin partea de jos a frigiderului-clasa A este dată de gradul de izolaţie al frigiderului, combinei frig.