ice (1)
Post on 26-Jan-2016
218 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
PROIECT DE DIPLOMA
UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ-NAPOCA FACULATAEA DE MECANICA
CATEDRA DE TERMOTEHNICA SI MASINI TERMICE
PORUTIU CRISTIAN
2 0 0 1
Instalatie cu acumulare de gheata pentru prelucrarea laptelui cu capacitate de
300l/h (600l/zi)
Autor : student Porutiu Cristian
Indrumator : Conf. Dr. ing. Mugur Balan
Utilizarea frigului artificial în industria laptelui si a produselor lactate
Calculul necesarului de frigin procesele tehnologice
Determinarea puterii frigorifice a instalatiei
Calculul termic al instalatiei frigorifice
Proiectarea vaporizatorului
Proiectarea condensatorului.
Tehnologia de fabricare a placii tubulare
Calculul economic
TEMATICA ABORDATA
Generalitati – utilizarea frigului artificial in industria laptelui-aspecte ale tratamentului frigorific
Refrigerarea in bidoane-folosita la punctele de colectare , ptr. cantitati reduse de lapte
Refrigerarea in vrac cu serpentine- folosita la ferme sau puncte de stocare si prelucarae
Metode de refrigerare in vrac Refrigerare in vrac cu perete dublu- in peretele dublu vaporizeaza agent frigorific sau circula apa rece
Refrigerare in vrac cu serpentine – serpentinele sunt sudate pe pertele interior al vanei-VARIANTA ALEASA
Refrigerare in schimbatoare de caldura cu placi – folosite pe scara larga in industria laptelui
Calculul necesarului de frig
• Lapte integral • Recepţie • Curăţare de impurităţi • Preîncălzire • Smântânire • Smântână• Pasteurizare (71…74)° C• Răcire (3…4 )° C• Normalizare• Ambalare• Depozitare (4…6) ° C• Livrare
• Recepţie lapte • Curărţire• Smântânire• Normalizare smântână• Pasteurizare min. + 85 °C• Răcire circa + 6 °C• Ambalare bidoane• Depozitare (4…8) °C• Maturare fizică(4…8) °C, 24 h• Livrare
Schema tehnologica de obtinere a laptelui pasteurizat de consum
Schema tehnologica de obtinere a smantanei de consum nefermentate
Cantitatile de lapte si de smantana obtinute
dupa procesul de smantanire sunt :
- lapte cu 2 % grasime – 284 litri
- smantana cu 30 % grasime – 16 litri
Procesul de racire al laptelui la receptie – se efectueaza intr-un schimbator de caldura cu placi rezulta Qp1
Calculul necesarului de frig pentru racirea laptelui dupa pasteurizare,
si a smantanei ( separate si dupa pasteurizare )
Schema de principiu a pasteurizatorului de lapte
S-au determinat:
Qp2 necesar procesului de racire al laptelui (in ultimul sector al pasteurizatorului)
Qp3 necesar racirii smantanii separate intr-un schimbator cu placi,
Qp4 necesar smantanii pasteurizate
Determinarea puterii frigorifice a instalatiei
Variatia puterii frigorifice in procesul de prelucrare a laptelui
Diagrama de calcul a puterii frigorifice
τ[h]22 24
Calculul instalatiei frigorifice, alegerea agentului frigorific
Schema instalatiei frigorifice
Ciclul de functionare al instalatiei frigorifice
- s-a ales o instalatie frigorifica intr-o treapta de comprimare cu subracitor regenerativ si laminare
- s-a efectuat succesiv calculul termic pentru 3 agenti frigorifici R22, R134a si R404A,
- rezultand in final performante mai bune pentru R22 -agent de tranzitie (HCFC)
- R404A(R125/143a/134a,44/52/4)
R134a-CH2FCF3 -agenti ecolocici
Programul de calcul si simulare pentru instalatii frigorifice CoolPack
Programul are urmatoarele functii:
- utilitati privind refrigerarea
- utilaje frigorifice: analiza ciclurilor
- utilaje frigorifice: proiectare
- utilaje frigorifice: evaluari
- utilaje frigorifice: dinamica
A fost elaborat de Universitatea Tehnica din Danemarca / 2000
Se gaseste gratuit pe internet la adresa: www.et.dtu.dk./CoolPack
Studiu ptr. alegerea agentului frigorific in Coolpack
Se prezinta diagramele logp-i(h) pentru cei trei agenti frigorifici R134a, R404A, R22 pe baza carora s-a efectuat calculul termic pentru instalatia frigorifica
R134a R404A R22(AGENTUL ALES)
- ciclul real al instalatiei frigorifice
proiectate
- interfata cu rezultatele calculului
pentru cei trei agenti in conditiile
de lucru ale insataltiei,
- rezulta performante mai bune
pentru R22
Interfata a programului cu valori de intrare si rezultate in instalatie
Interfata cu dimensiunile tevilor pe toata instalatia, coeficientul de debit al compresorului si valoarea subracirii
Schema instalatiei frigorifice
SP- separator de picaturiPP- presostat combinatT- termostat de gheataM1- manometru (1...16) barM2- manometru (1...24) bar
C- motocompresor frigorific semiermeticK - condensator multitubular orizontalSr - schimbotor de caldura regenerativFD- filtru deshidratorIC- indicator de curgere si umiditateV - ventil electromagneticVR- ventil de reglaj termostaticD- distribuitor de lichidVA- ventil de reglare a presiunii de condensareV- vaporizator acumulator de gheataB- bazin izolatA- agitatorP- pompa de recirculare a apei glaciale
Instalatia frigorifica-desen de ansamblu
Calculul fluxurilor energetice in instalatia frigorifica
Dupa alegerea agentului frigorific s-au calculat fluxurile de caldura si puterile necesare in instalatie pentru :
- compresor
- condensator
- vaporizator
- subracitor regenerativ
Calculul de alegere al schimbatorului de caldura regenerativ
Schimbator de caldura regenerativ reprezentat schematic Diagrama de temperaturi
Din diagrama de temperaturi se calculeaza diferenta medie logaritmica , conform careia
s-a ales schimbatorul tip HE 4.0 produs de catre ICPIAF S.A., pentru care firma
garanteaza valoarea k·S= 11,0 W/˚C
Calculul de alegere a compresorului
Criteriul de alegere :
- sa asigure debitul masic si volumic necesar conform calculului termic al instalatiei
- ptr. conditiile de lucru impuse: raportul de comprimare H =3.94 coeficientul de debit λ = 0,72
S-a ales un motocompresor ermetic SC15/15 CM produs de firma Danfoss
Diagrama coeficientului de debit
Alegerea aparatelor auxiliare in instalatia frigorifica
- Ventilul de reglaj termostatic se alege functie de
puterea frigorifica a instalatiei Q0=2,1 kW
temperatura de vaporizare a agentului to= -10 ˚C, TEX2- 0.7. Cod 068Z3211
diferenta de presiune Δp= 10,45 bar;
agentul de lucru R22
- Ventilul electromagnetic se alege functie de
puterea frigorifica a instalatiei EVR 3 cod 032F2053
agentul frigorific R22,
- Filtrul deshidrator se alege
puterea frigorifica a instalatiei
agentul frigorific R22 DN 032 cod 023U4034
ptr. conducta ф6
Alegerea aparatelor auxiliare in instalatia frigorifica
- Ventilul de reglaj al presiunii functie de
debitul de apa de racire υ=1,44 mc/h WVFX 25 cod 3N4100
- Separatorul de picaturi functie de
viteza vaporilor ICIPIAF- SLV 2,5
- Indicatorul de curgere si umiditate functie de
diametrul conductei de lichid - SGI 6 cod 014 - 0007
- Manometru ptr.R22, cu domeniul de presiuni(1…16 )bar
- Manometru ptr.R22, cu domeniul de presiuni (1…24) bar,
- Presostat combinat tip KP 15 cod 60-1241
- Termostat de gheata cod 077B0220
- Pompa de recirculare se alege functie de
- debitul de apa glaciala necesara pasteurizarii
- caderea de presiune din instalatie JCR/ 03 M-Belton
Proiectarea vaporizatorului
- calculul termic al vaporizatorului
- calculul constructiv al vaporizatorului
- dimensionarea bazinului
- calculul izolatiei termice
Calculul termic al vaporizatorului
Inel gheata
Teava vaporizator
δg
δg=15mm- grosimea inelului de gheata
Lungimea L a serpentinei trebuie sa asigure simultan trei conditii:
L1 - sa asigure acumulare necesarului de frig ptr.perioada de suprasarcina
L2- sa asigure puterea frigorifica a instalatiei la grosimea maxima a inelului de gheata
L2- sa permita topirea intregii cantitati de gheata la suprasarcina
L= max(L1,L2,L3)
Dimensionare unei serpentine,numarul de injectii de lichid
Pentru freonul R22 la temperatura de vaporizare si puterea frigorifica rezulta 2 injectii de lichid
Dimensiunile unei serpentine
- din calcule rezulta : 2x6 treceri orizontale si dimensiunile conform figurii
- lungimea totala a serpentinei acumulatoare de gheata Lt = 63 m
Dimensionarea bazinului
Dimensiunile bazinului rezulta in functie de dimensiunile serpentinelor,
Volum util bazin 1,353 mc
Alegerea izolatiei bazinului,calculul grosimii izolatiei
Izolatia utilizata : rasina poliuretanica expandata cu freon R11
Grosimea izolatiei rezultate δiz = 4 cm asigura coeficientul global de transfer termic ales k= 0,45 W/mpK
δ δ δ
λ
λ
λ
Vaporizator - desen de ansamblu
Proiectarea condensatorului
- Calculul termic
- Calculul constructiv
- Calculul fluidodinamic
- Calculul de rezistenta
Calculul termic al condensatorului
Diagrama de temperaturi a condensatorului
Condensatorul este de tip multitubular orizontal racit cu apa
Numarul de tevi la o trecere n=2
Regimul de curgere este turbulent
Densitatea de flux termic transmis se determina cu ajutorul relatiilor criteriale
Determinarea grafoanalitica a densitatii de flux termic transmis
Metodologia de determinare grafoanalitica a qse Determinarea grafoanalitica a qse si tp
Determinarea grafoanalitica a q reprezinta esenta calcului termic al condensatorului,
Calculul constructiv al condensatorului
Geometria placii tubulare
δ D’
Pasul dintre tevi t = 15 mm
Distanta dintre tevi δ = 3 mm
Distanta pana la manta u = 5 mm
Numarul de treceri z = 8
Lungimea unei treceri L = 1,393 m
Numarul total de tevi n =16
Numarul de tevi pe latura hexagonului a = 4
Diametrul cercului circumscris hexagonului
D´= 0,082 m
Mantaua virolata din tabla la ф 82
t
Calculul fluidodinamic al condensatorului
S-au calculat pierderile totale de presiune in tevile condensatorului
In cazul de fata exista pierderi locale si liniare de presiune
Pierderile totale de presiune Δp= 0,44 bar
Calculul de rezistenta al condensatorului
Mantaua - element cilindric supus la
presiune pe partea interioara, cu sudura
transversala ,
- se verifica si la incovoiere plana
Capacul plan se verifica la incovoiere
plana datorata presiunii interioare
Calculul de rezistenta a placii tubulare
Detaliu placa tubulara Suprafata de calcul a placii tubulare (f)
Placa tubulara se verifica la incovoiere pe suprafata de calcul f
Condensator- desen de ansamblu
Tehnologia de fabricare a placii tubulare
Calculul economic
S-a stabilit pretul instalatiei pe baza consumului de material si manopera .
S-au calculat manopera (conform legislatiei), pentru stabilirea pretului produsului final
S-a efectuat o comparatie cu un produs al firmei YORK (instalatie cu acumulare de frig in bile ceramice)
Inceputul a fost greu
Continuarea cu (tare multe) nedumeriri
La sfarsit cred ca am “batut” proiectul
top related