Prof. dr. ing. Mugur BLANS.l. ing. Angela PLEAINSTALAII FRIOGORIFICEConstrucie, funcionare i calculMugur BLAN, Angela PLEA2CUPRINS1. COMPRESOARE FRIGORIFICE.................................................................................... 31.1. Consideraii generale. Clasificare ................................................................................... 31.2. Compresoare cu piston.................................................................................................... 41.3. Compresoare elicoidale sau compresoare cu urub....................................................... 181.4. Compresoare volumice rotative .................................................................................... 261.5. Compresoare centrifugale ............................................................................................. 332. SCHIMBTOARE DE CLDUR................................................................................. 392.1. Noiuni introductive. Clasificare................................................................................... 392.2. Construcia schimbtoarelor de cldur ........................................................................ 402.3. Vaporizatoare ................................................................................................................ 582.4. Condensatoare ............................................................................................................... 793. CALCULUL SCHIMBTOARELOR DE CLDUR................................................. 873.1 Condensator rcit cu aer............................................................................................... 873.2. Rcitor de aer .............................................................................................................. 1033.3. Subrcitor de tip eav n eav ................................................................................... 1123.4. Condensator multitubular orizontal n manta.............................................................. 1283.5 Condensator cu evaporare forat................................................................................. 142BIBLIOGRAFIE.................................................................................................................. 152 Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul31. COMPRESOARE FRIGORIFICE1.1. Consideraii generale. ClasificarePrincipalele tipuri de compresoare utilizate n tehnica frigului i domeniile de utilizareale acestora sunt prezentate n tabelul 1.Tab. 1.1. Tipuri de compresoare frigorifice i domeniile de utilizareVolumice RotativeTipcu piston elicoidal cu spirale centrufugaleErmeticcasniccomercialclimatizarercire-comercialclimatizarercire--climatizare-----Semiermeticcasniccomercialclimatizarercire-comercialclimatizarercire--climatizare---climatizare-Deschiscasniccomercialclimatizarercire-comercialclimatizarercire--climatizare---climatizarercire- casnic = electrocasnic: rcire; condiionare; climatizare 0Q&=0,15 kW-comercial=aplicaiicomerciale:vitrinefrigorifice;camerefrigorificemici;magazine. 0Q&=5100 kW-climatizare=sistemedeclimatizaremari:pompedecldur;grupuripentrurcirea apei.0Q&=501000 kW i chiar mai mult-rcire:industriaalimentariagricultur;transporturimaritime;chimie;petrochimie; pompe de cldur industriale (orice putere frigorific)Mugur BLAN, Angela PLEA41.2. Compresoare cu pistonCompresoarele cu piston fac parte din familia compresoarelor volumice alternative ipot fi de trei tipuri constructive:-deschis, reprezentat n figura 1.1;-semiermetic, reprezentat n figura 1.2;-ermetic, reprezentat n figura 1.3.Fig. 1.1. Compresor deschisFig. 1.2. Compresor semiermetic Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul5Fig. 1.3. Compresor ermeticCompresoarele deschise se pot cupla cu motoare separate, de tip electric sau termic ipotvehiculaoricetipdeagentfrigorific.ngeneralsuntutilizatepentruputerifrigorificemedii i mari.Compresoarelesemiermenticesuntcuplatedirectlaunmotorelectricnchisntr-uncarter demontabil comun. Nu pot vehicula dect freoni i se utilizeaz pentru puteri medii.Compresoarele ermetice se aseamn cu cele semiermetice, dar sunt nchise mpreuncumotorulntr-ocarcasetannedemontabil(sudat).Nupotvehiculadectfreoniiseutilizeaz pentru puteri mici i medii.1.2.1. Realizarea comprimriin figura 1.4 este reprezentat interiorul unui compresor deschis cu piston.Fig. 1.4. Interiorul unui compresor deschis cu piston1 supap de aspiraie; 2 resort pentru prevenirea loviturilor hidraulice;3 piston; 4 cmas de cilindru; 5 canal de aspiraieMugur BLAN, Angela PLEA6Dinpunctdevedereconstructiv,compresoarelefrigorificenusedifereniazfundamental de cele utilizate pentru alte gaze.- n general compresoarele sunt cu simplu efect;- comprimarea se realizeaz politropic;- n compresoarele industriale sunt foarte utilizate supapele cu discuri inelare, care sentlnesc uneori i n cele semiermetice, n locul supapelor lamelare;- rcirea cilindrilor este cel mai adesea realizat de vaporii aspirai, care n consecinse nclzesc n procesul de aspiraie;-rcireavaporilorntimpulcomprimriisepoaterealizaprininjeciedeagentfrigorific lichid (ceea ce prezint nspericolulproduceriideloviturihidraulice,decinu este o metod utilizat n mod curent);-comprimareandoutrepteesteavantajoasdacraporuldecomprimaredepetevaloarea 7, sau dac temperatura final de refulare depete valoarea de 125135C;- ntre treptele de comprimare se realizeaz rciri intermediare, de regul cu ap sau cuaer.Cilindrii-potfiprelucraiprinprocedeedeprecizieridicat,directncorpulcarterului,pnlasuprafaaoglind,saupotfirealizaidincmiamovibileprelucratedinfontextrafincentrifugat,avndtotsuprafaaoglind.Parteainferioaracmiisemonteazpecarter,iarnparteasuperioaraacesteiasemonteazsupapeledeaspiraie.Diametrul interior definete alezajul D, exprimat n milimetri. Chiulasa care nchide cilindriipoate s fie comun pentru mai muli cilindri.Pistonul-esterealizatdinaliajdealuminiu,cuoprelucrareparticularacapului,conformcuformasupapelor,nscopulreduceriilaminimaspaiuluimort.Pistonulesteprevzutcudoisautreisegmenidinfontcromatiunsegmentraclorpentruuleiuldeungere.nfustapistonuluisuntprevzuteorificiilepentrumontareabolului,realizatsubform tubular din oel de nalt rezisten (90 kgf/mm2). Pe bol este asamblat piciorul bielei.Deplasareapistonuluintrepunctulmortinterioripunctulmortexterior,constituiecursa S, exprimat n milimetri i indicat de firmele constructoare n cataloage.Pentru a menine viteza vaporilor la trecerea acestora prin supape, ntr-un domeniu devaloriconvenabile,serealizeazrapoarteD/Sdeordinul1,31,4.nplus,ngeneralnusedepeteovitezmedieliniarapistoaneloru,de4m/s.nconsecinsepotscriedourelaii care permit definirea limitelor acceptabile ale S i D, pentru turaiile de sincronism alemotoarelor electrice de antrenare a compresoarelor:35 , 1SD; s / m 460nS 2 u = = = (1.1)Tab. 1.2. Valorile parametrilor constructivi S i Dpentru diferite turaii de sincronismTuraia de sincronismn [rot/min]3000 1500 1000Cursa S [mm] 40 80 120Alezajul D [mm] 54 108 162 Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul7Supapele - ca i la majoritatea compresoarelor pentru diverse gaze, sunt realizate dindiscuri inelare concentrice, cele de aspiraie la periferie, iar cele de refulare n zona axial, canfigura1.5.Cursasupapeloresteredus,iarseciuniledetreceresecalculeazpebazaurmtoarelor viteze:- 3040 m/s pentru freoni;- 5060 m/s pentru amoniac.Fig. 1.5. Blocul supapelor1 difuzor; 2 resort ondulat; 3 amortizor; 4 supapa; 5 scaun interiorLegislaiileunorrieuropeneimpuncapentrucompresoareledeschiseavndcilindreea peste 25 m3/h pe cilindru, s fie prevzut un dispozitiv anti lovituri hidraulice, carepoatesfiereprezentatdeunresortelicoidal.Acestameninenpoziienormaldefuncionare ansamblul supapelor de refulare, dar n cazul unui aflux de lichid, resortul trebuiessepoatcomprimaislasesupapasseridicedepescaunulsu,pentruapermitecurgerea lichidului.Canalesaucolectoarevaporiideagentfrigorificsuntadmiincilindriiisuntevacuaidinacetiaprinintermediulcanalelorsaucolectoarelor,caresuntrealizatencartersaunafaraacestuia.Ultimasoluieconstructivevitsupranclzireavaporiloraspirailordatoritcontactuluicumasametalicacarterului,carentimpulfuncionriicompresoruluieste cald.Mugur BLAN, Angela PLEA8Ctevaelementeconstructivealecompresoarelorcupistonsuntprezentatenfigura1.6.Fig. 1.6. Pri componene ale compresoarelor cu pistonCoeficientuldedebitSpaiulmortalcompresoareelorfrigorificeestesituatntre14%,iarcoeficientuldedebitdepindedenaturaagentuluifrigorific,nparticulardevaloarea exponentului politropic.1.2.2. Particulariti mecaniceCompresoarelefrigorificeactualediferpuindelaunconstructorlaaltulinafaraunordetaliitehnologice,auncomuncincielementespecifice,careprezintuneleparticulariti fa de compresoarele pentru gaze.Carterulserealizeazngeneraldinfontcugranulaiefin(Ft25),etanpentruagenii frigorifici i turnat dintr-o singur bucat, cu toate orificiile pentru montarea cmilorde cilindri, cuzineilor pentru lagrele palier i pentru vizitare.Grosimilefonteisuntdeterminatepentruarezistalapresiunilecaresemanifestndiferitezonealecompresorului.Duprealizareaprelucrrilormecanie(uzinaj),carterulestesupus unor probe hidraulice la o presiune de dou ori mai mare dect cea nominal de lucru.Cilindrii sunt dispui n linie, n V n W sau n VV, adic n stea. Astfel se pot realizamaini cu 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12 sau 16 cilindri. n acest mod constructorii pot s realizeze serii decompresoare bazate pe una sau dou perechi de alezaj / curs (D/S), n condiiile unei foartebunecompactiti,unuiechilibrajfoartebunicuunnumrredusdeambielajeielementeconstructive (dintre care multe sunt comune unei ntregi serii de compresoare).Pentruuncompresorcuicilindri,volumuldescrisdepiston,sauvolumulbaleiatdenumit i cilindree, se calculeaz cu relaia:| | h / m 60 n i S4DV32 =&(1.2)Carterul prezint dou spaii desprite de un perete obinut prin turnare:- partea superioar cuprinde cmile de cilindru i constituie camera de aspiraie;- partea inferioar cuprinde arborele cotit (vibrochenul) i baia de ulei.Cele dou spaii comunic ntre ele prin orificii de echilibrare a presiunii, astfel ncti partea inferioar a carterului s se gseasc tot la presinea de aspiraie.Aceast dispunere prezint urmtoarele avantaje:-parteainferioarsegsetelapresiuniapropiatedeceaatmosferic,decisuntposibile deschiderea i accesul n interior pentru operaii de ntreinere;-permitereturulsprebaiadeuleiauleiuluicaresesepardevaporiideagentncamera de aspiraie;- permite degazarea uleiului de vaporii de agent frigorific. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul9Accesul pentru operaii de ntreinere este facilitat de existena unor deschideri pentruvizitare,prevzute cu capace demontabile i a unor diferite bosaje carepermitracordareademanometre de control sau a unor organe de siguran.Arborelecotitibielelesedifereniazdeceleutilizatencelelaltecompresoare.Cteva elemente specifice sunt urmtoarele:-arborelecotitesterealizatdinoelmatriatsauadeseadinfontnodular;estedimensionatcuatenie,iarmaseledeechilibrare,solidarecuarborele,preiauforelerezultante orizontale i verticale ca i neuniformitiile micrii.- arborele se rotete n paliere lise, prevzute cu cuzinei antifriciune realizate dintr-unaliajpebazdeplumbsaualtemateriale,peunsuportmetalicsubire,cazncarecuzineiisepotnlocui,respectivnpalierecubilesaurulmeni,iaruneoriseutilizeaz o combinaie a celor dou variante;-suprafeelepecaresemonteazpalierelelisesetrateaztermicpentruaatingeoduritate de ordinul a 50 kgf/mm2;-dacnumruldecilindriestemaimarede8,ngeneralesteprevzutunpalierintermediar;- arborele este penetrat de canale destinate circulaiei uleiului de ungere;-bielelematriatedintr-unaliajdealuminiu,suntprevzutencapulacestoracucuzinei antifriciune amovibili, iar n picior cu o garnitur din bronz;-nanumitecazuri,bielelenuprezintnicicuzineinicigarnitur,iarcndseatingcotele de uzur definite de constructor, bielele sunt nlocuite cu totul;- uneori bielele sunt prevzute cu canale pentru asigurarea curgerii uleiului dinspre capspre picior;Pentru compresoarele deschise, arborele iese n exterior, astfel nct trebuie prevzutedou dispozitive particulare:-ogarniturrotativ(presgarnitur)carecreazobarierntrecarterulaflatsubpresiuneaagentuluifrigorificiatmosfer.Pentruaceastamajoritateaconstructorilorauadoptatunsistemdetipgarniturmecanic.Dacntimpulfuncionriicarterultrebuie s lucreze sub depresiune, garnitura prezint dou sisteme de etaneitate opuse.-opiesinternntrearborelecotiticarter,avndroluldeaabsorbipresiunearezidualcreatdediferenadintrepresiuneadincartericeaatmosferic.Aceastpiesesterealizatfiedintr-uninelprevzutpeunuldinlagrelepalier,fiedintr-unrulment cu bile, ace sau role numit de presiune.Ungereaarecascopasigurareagresajuluipriloraflatenmicarerelativ:palierele principale, capurile bielelor, picioarele bielelor, cilindrii, i garnitura mecanic.Circuitul de ungere prezint n general urmtoarele elemente:- un filtru de aspiraie cu cdere de presiune redus, imersat n baia de ulei;-opompdeuleiantrenatdearborelecotit:nprezentsuntutilizatedoutipuridepompe: cu angrenaj exterior, echilibrate dar cu un singur sens de rotaie i cu angrenajinterior, reversibile, pentru compresoareermetice isemiermetice,lacarenupoatefipredefinit sensul de rotaie;- un rcitor de ulei pentru rcirea uleiului refulat de pomp ntr-un schimbtor aflat fien afara compresorului, fie n interiorul carterului, rcirea realizndu-se fie cu ap, fiecu vapori de ageni frigorific aspirai;-unfiltrusuplimentarlaieireadinschimbtorpentrueliminareaimpuritilormetalice sau de grafit (crbune), care utilizeaz site foarte fine ( n general 20 m) ipot fi prevzute uneori cu un magnet introdus pe circuitul de ulei;-unregulatordepresiune(presostatdiferenialdeulei)caremeninepresiuneadincircuitul de ungere la o valoare cu 2-3 bar peste presiunea de aspiraie, cu ajutorul uneisupapereglabiledinexteriorulcompresorului,amplasatdeconstructorinaintedeMugur BLAN, Angela PLEA10distribuiauleiuluisaulasfritulcircuitului.nambelecazuriexcesuldeuleiestereintrodus n carter.-undistribuitor:ngeneraluleiulcuratircitcirculprincanalulprevzutnvibrochen de unde este distribuit spre diferitele puncte de ungere menionate anterior:paliere, cuzinei, garnitura mecanic, etc. Acesta poate servi i ca fluid hidraulic motorpentru comanda variatoarelor de putere frigorific.Uleiulsepoaterentoarcencarterprinurmtoarelepuncte:neetaneitiinternealepalierelorimanetoanelor,neetaneitipermanentealepresgarniturii,raclajulpereilorinterniaicilindrilor,camereledeaspiraie,descrcareasupapeiregulatorului,returulseparatorului de ulei.La utilizarea freonilor, este adesea necesar meninerea temperaturii uleiului n carter,pe durata perioadelor de oprire n intervalul 50-60C, pentru a evita diluarea prea puternic auleiului cu agent frigorific. Aceast nclzire se realizeaz cu ajutorul unei rezistene electricemontatentr-oteacdeprotecie,nbaiadeulei,acreitemperaturestereglatdeuntermostat. n timpul funcionrii compresorului, rezistena nu mai este alimentat.ReglareaputeriifrigorificeSistemulcelmaiutilizatncompresoareleindustrialeconstnblocareasupapeideaspiraienpoziiedeschis,pentrucilindrulsaucilindriicarepractic vor fi suprimai din punct de vedere funcional. n acest scop, discul inelar al supaleiesteridicatprindiferitemijloace:tijridictoare,pistoninelar,etc.Fiecaredinacesteasedeplaseaz n interiorul cmii cilindrului, cursa fiind foarte mic, astfel nct s corespundcursei supapei. Un asemenea sistem este prezentat n figura 1.7.Fig. 1.7. Dispozitiv de reglare a puterii frigorifice1 corp supap de aspiratie; 2 arc supap de aspiratie;3 garnitur toroidal; 4 carter; 5 corp supap de refulare;6 plac amortizoare refulare; 7 supap de aspiraie;8 cmaa cilindrului; 9 piston de reglare a puterii;10 supap de refulare; 11 scaun supap refulare;12 arc piston de reglare; 13 piston; 14 scaun supap aspiraie;15 ghidaj piston de reglaren general, aceste sisteme echipate cu resorturi pentru revenire sunt acionate prin unadin urmtoarele modaliti:- presiunea uleiului admis printr-un ventil solenoidal cu trei ci;- presiunea vaporilor comprimai admii printr-un ventil solenoidal;- un dispozitiv mecanic acionat tot de presiunea uleiului. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul11Exist i un procedeu care utilizeaz un servomotor autonom, care menine constantpresiuneancarter(deaspiraie)laovaloareprestabilit.Acestdispozitivesteutilizatnspecial pe grupuri de rcire a apei.n general, sistemul de reglare a puterii frigorifice prin eliminarea cilindrilor, poate sfie utilizat pe compresoare avnd minim trei cilindri, astfel nct s rmn suficieni cilindriactivi.Mai pot fi menionate i alte dou modaliti de reducere a puterii frigorifice:- deschiderea unui orificiu de scurtcircuitare ntre doi cilindri;- deschiderea proporional a supapelor de aspiraie prin ntrzierea nchiderii, ceea ceconduce la reducerea debitului aspirat.Pornireacusarcinredusdacseapliclatoicilindrii,permiteutilizareademotoare electrice cu cuplu i curent absorbit mai reduse. Cilindrii sunt reintrodui n sarcinnormal atunci cnd presiunea n circuit se stabilizeaz, fie pe rnd, fie doi cte doi.SistemuldeantrenareCompresoareledeschisesuntngeneralantrenatedirectdemotoare electrice cu 6 sau 8 poli, ceea ce face ca turaia s fie apropiat de cea de sincronism,adicpentrureelecufrecvenade50Hz:1000sau1500rot/min,respectivpentrureelecufrecvena de 60 Hz: 1200 sau 1800 rot/min.Seutilizeazuncuplajelasticrigidcudiscflectordinoelsauelementedincauciucntre dou manoane. Aceste compresoare sunt bine echilibrate dinamic i nu necesit volanteineriale.ncazulncarecompresorulesteantrenatdeunmotorcuardereintern,trebuiestudiat n mod serios problema cuplajului, innd seama de neregularitile ciclice ale rotaieicelor dou maini. Uneori s-ar putea s fie necesar utilizarea volanilor.Compresoareleermetice,saucelesemiermetice,suntcuplatedirectpearborelemotorului electric ncorporat n carter.1.2.3. Compresoare ermetice i semiermeticeAcestetipuridemainisuntspecificetehniciifrigului,deoarecefreoniiprotejeaznfurrileelectrice,ceeacepermiteintroducereamotoruluinfluxuldeagentfrigorificvehiculat de compresor.Principlul avantaj al acestor maini este c pe acelai arbore se gsesc motorul electriciambielajulcompresorului.nplusansamblulseintroducentr-osingurcarcasetanpentruagentulfrigorific,disparproblemeledealiniereamotoruluicucompresoruliproblema traversrii carterului de ctre vibrochen, ca i problema garniturii mecanice.Mugur BLAN, Angela PLEA12Compresoarele ermetice sunt complet incluse ntr-o carcas metalic sudat i etancarefaceinaccesibileprilemobileinupermiteinterveniileninterior.nfigura1.8esteprezentatuncompresorermeticsecionat,iarnfigura1.9esteprezentatuncompresorermeticnefuncional,montatntr-ocarcasdinsticl,pentruaseobservacumseprezintacest aparat n interior.Fig. 1.8. Seciune printr-un compresor ermetic1 capsul etan; 2 rotor; 3 stator;4 amortizor de zgomot; 5 compresor Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul13Fig. 1.9. Compresor ermetic montat ntr-o capsul din sticln figura 1.10 sunt prezentate cteva dintre cele mai importante pri componente aleunui compresor ermetic.Fig. 1.10. Elemente componente ale compresoarelor ermeticeMugur BLAN, Angela PLEA14Compresoarelesemiermeticepermitdemontareaattamotoruluictiacompresorului,fcndposibileinterveniimecanicedentreinereidepanare.Oseciuneprintr-un compresor semiermetic este prezentat n figura 1.11.Fig. 1.11. Compresor semiermetic1 bobinajul statorului; 2 rotor arbore cotit; 3 biel; 4 piston;5 supap de aspiraie; 6 supap de refulareFadecompresoareledeschise,celeermeticeisemiermeticesedistingprinurmtoarele particulariti:Ageniifrigorificinupotfidectfluideneutredinpunctdevederealsistemuluielectric: de exempu R134a, sau R22. Vaporii de agent frigorific, aspirai sunt utilizai pentrurcireanfurrilorelectricealestatoruluiirotoruluinaintedeaajungencameradeaspiraie.Pentrutemperaturidevaporizarecoborte(deexemplu-30C),dacdebitulmasicdevaporiaspiraidecompresornuestesuficientpentrurcireamotoruluielectric,trebuieprevzute ventilatoare exterioare pentru rcirea carterului.Putereamaximcurareexcepiinupoatesdepeasc45kWpentrucompresoarele semiermetice, respectiv 30 kW pentru compresoarele ermetice. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul15Supapelesuntngeneralculamele.Trebuiereinutnscmainilemoderneutilizeaz din ce n ce mai mult supape asemntoare cu cele ale compresoarelor industriale.Un asemenea exemplu l reprezint sistemul DISCUS, reprezentat n figura 1.12.Fig. 1.12. Sistemul DISCUS1 supap de refulare DISCUS; 2 canal de refulare; 3 canal de aspiraieAspiraiavaporilorserealizeaztraversndu-seplacasupapelor.Supapadeaspiraieeste inelar, iar cea de refulare, supapa DISCUS, este o pies cilidro-conic realizat dintr-unmaterial plastic avnd urmtoarele proprieti: este uor, elastic, rezistent la aciunea uleiurilori a agenilor frigorifici, la temperaturi ridicate (pn la 480C). n plus, zgomotele produse desupapelemetalicesuntpracticeliminate.Utilizareasupapeideaspiraieinelar,necesitoprelucrare mecanic particular a capului pistonului, n vederea reducerii la minim a spaiuluimort,nlimiteletoleranelordefabricaie.Prinutilizareaacestuisistemseobinrandamentesuperioare i uzuri mecanice mai reduse.Carterul este turnat dintr-o singur bucat i constituie att corpul compresorului ctialmotorului,prezentnduneoriiaripioaredercire.Este nchispeparteacompresoruluide suportul lagrului palier i al pompei de ulei, iar pe partea motorului, de un capac pe careeste prevzut un robinet de aspiraie, iar n interior un filtru pentru vaporii aspirai.Cilindriisuntngeneralnnumrde2-3nlinie,4nVi6nW.Suntprelucraidirectncorpulcarterului.Capacelecilindrilorsunttotdinfontcaicarterul,iarguradevizitare este realizat pe partea compresorului. Se pot monta i dou compresoare n tandem,cazncaremaiexistopiesintermediarcareleagceledoumotoaremontatespatenspate.Mugur BLAN, Angela PLEA16Variaiaputeriifrigorificeestengeneralmaisimpluderealizatdectlacompresoarele industriale. Cele dou sisteme mai des ntlnite sunt urmtoarele:- obturarea intrrii vaporilor n doi cilindri simultan;- deschiderea unui orificiu de scurtcircuit ntre doi cilindri, ca n figura 1.13.Fig. 1.13. Sistemul de reglaj a puterii frigorificepentru un compresor semiermetic,prin scurtcircuitarea dintre aspiraie i refularePornireansarcinredusserealizeazprinutilizareadeobturatorisauaunuicircuit exterior de by-pass cu un robint solenoidal de comand.Ungerea n general se realizeaz sub presiune, cu o pomp de ulei care trebuie s fieobligatoriu reversibil, sensul de rotaie al compresorului putnd s fie indiferent. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul171.2.4. Elemente auxiliare ale compresoarelorSeparator de ulei Este amplasat la refularea compresorului i are ca scop separareaunei pri ct mai mari din uleiul antrenat de agentul frigorific din sistemul de ungere, pentrua-lntoarcencarterulcompresorului.Separareasebazeazpediferenadedensitatedintreceledoufluideipemodificareaenergieicineticeaacestora,caresepoateproducenmaimultemoduri:centrifugare,modificareabrucsadirecieidecurgereicretereabruscaseciunii de curgere.Fig. 1.14. Separator de uleinfigura1.14estereprezentatunseparatordeuleicompusdintr-uncorpcilindric(poate s fie orizontal sau vertical) n interiorul cruia exist icane, material de umplutur (deexempluinelemetalice),sauplasemetalice,tricotatesaudinpnz.Uleiulseparatseacumuleaz n partea inferioar, de unde prin intermediul unui robinet cu flotor se rentoarcen carter.Nuexistseparatoaredeuleicapabilesseparecompletuleiulantrenatdeagentulfrigorific din urmtoarele motive:-chiardacsuntfoarteeficienteladebitulmaximdeagentfrigorific,eficienaacestora se reduce la scderea debitului;- vaporii de ulei foarte calzi (100-130C) sub form de aerosoli nu pot s fie separaidectdaclisereducetemperturapnnjurulvaloriide50Cisuntreaduinstareadepicturi prin coalescen.Utilizarea separatorului de ulei este indispensabil la utilizarea amoniacului i poate sfieevitatlautilizareafreonilor,situaiencarenuexistninstalaiezonencaresfieposibil decantarea (rezervor de lichid sau butelie de joas presiune).Aparate de msur Sunt indispensabile pentru verificarea condiiilor de funcionareale compresoarelor i sunt reprezentate n principal de:- manometre sau traductori electronici de presiune, care se monteaz pe conductele deaspiraie i de refulare ca i pe circuitul de ulei;-termometresautraductorielectronicidetemperatur,caresemonteaznaceleaipuncte ca i manometrele.DispozitivedesiguranSuntdispozitivenecesarepentruproteciamainiimpotrivasituaiiloranormaledefuncionare,carearputeaproducepagubematerialesauaccidente.Existdoucategoriideasemeneadispozitive:cuutilizareobligatorieicuutilizare facultativ.Mugur BLAN, Angela PLEA18- Dispozitive cu utilizare obligatorie:- resort mpotriva lovitura hidraulice;-supapdesiguranntreaspiraieirefulare,pentruevitareadistrugeriicompresoruluidacrobinetulderefulareestenchisaccidentalntimpulfuncionrii compresorului;-presostatdenaltpresiune,careprotejeazcompresorulmpotrivacreteriipresiuniiderefulareicareacioneaznaintededeschidereasupapeidesiguran de nalt presiune, montat n circuit;- presostat de joas presiune, care previne scderea prea accentuat a presiuniidin vaporizator sau vaporizatoare;-presostatdiferenialdeulei,careareuntraductorcuplatlapresiuneadincarter, iar cellalt traductor cuplat la refularea pompei de ungere i are ca scopsupraveghereavaloriidifereneidintreceledoupresiuni,caretrebuiesasigureungereacorectacompresorului.Acestaparatestetemporarscosdinfuncie n perioadele de pornire, pn cnd se atinge turaia nominal, perioadn care presiunea diferenial de ungere este mai redus dect valoarea minimacceptabil.-termostatdesupranclzire(eseniallautilizareaamoniacului),careprotejeazcompresorulmpotrivauneitemperaturiderefulareexcesivderidicate (de exemplu 130C).- Dispozitive cu utilizare facultativ:- termostat pentru supapa de siguran, care se monteaz aproape de supapa desiguran intern i oprete compresorul dac supapa de siguran s-a deschis,caz n care s-ar produce supranclziri periculoase;-termostatdecarter,caremeninetemperaturacarteruluintimpulopririicompresorului,lavaloricaresnupermitdizolvareanuleiaagenilorfrigorifici;-termostatde"uleiprearece",carempiedicpornireacompresoruluidactemperatura uleiului de ungere nu are o valoare convenabil (50-60C);- Gestionarea electronic centralizat:-anumiiconstructoriprevdoachiziieelectronicdedateprivindfuncionarea,cuncadrareapermanentndomeniiledesiguranaparametrilor i vizualizarea valorilor acestora pe monitor.1.3. Compresoare elicoidale sau compresoare cu urub1.3.1. Scurt istoricIntroducereaacestorantehnicafriguluiesterelativrecent,1955pentrucompresoarele birotor, respectiv 1971 pentru compresoarele monorotor.Interesul pentru utilizarea acestor maini n tehnica frigului a crescut rapid, iar n 1985erauinstalatenlumenjurde60000deasemeneacompresoarendiferitedomeniideutilizare:congelare,rcire,grupuripentrurcireaapei,pompedecldur,etc.Pentrualeputeautilizantoatedomeniiletehniciifrigului,toiconstructoriiaurealizatnumeroasemodificri i adaptri, n vederea nlocuirii compresoarelor cu piston. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul19La ora actual s-au impus dou tipuri de asemenea compresoare, aa cum se observ ntabelul2,careprezintcivafurnizoridepeplanmondialicaracteristicilemainilorproduse de acetia. Se observ c o rspndire mult mai larg o au compresoarele birotor.Tab. 1.3. Furnizori de compresoare elicoidale i caracteristicile acestoraara Constructorul TipulDebit[m3/h]Variante*AgeniBitzer birotor 84220 D SEamoniacR22R502GermaniaMAN G.H.H. birotor 209600 D toi ageniiDanemarca Sabroe birotor 96455 DamoniacR22APV Baker Ltd. monorotor 120660 D toi agenii MareaBritanie Howden birotor 236800 D toi ageniiDaikin monorotor 141201 SE R22Hitachi birotor 137767 D SE toi agenii JaponiaMycom birotor 140214 D toi ageniiOlanda Grasso birotor toi ageniiSuedia Stal birotor 2455750 D toi ageniiDunham Bush birotor 135769 ER22R502Frick/York birotor 1263317 DamoniacR22S.U.ASullair birotor 627841 D toi agenii* D deschise; SE semiermetice; E ermeticeMugur BLAN, Angela PLEA201.3.2. Compresorul birotor (dublu urub)ComprimareaCelemaiimportanteelementeconstructivedecaredepindeprocesulde comprimare sunt geometria rotoarelor i volumul index.-RotoareleaucelmaiadeseageometriarealizatduplicenaSveridgeRotorMaskiner (SRM), cu un rotor tat avnd 4 lobi i un rotor mam avnd 6 canale, canfigura1.17,darexistirealizricu5lobii6respectiv7canale.Debitulacestorcompresoaredepindedediametrulilungimearotoarelor,caideturaiaacestora.Fig. 1.15. Rotor tat cu 5 lobi i rotor mam cu 7 canalencepnd din 1980, odat cu reducerea diametrelor rotoarelor pna la cca. 100 mm icreterea turaiei acestor rotoare mici pn la 2950 rot/min, au fost create noi tipuri de profilepentru rotoare, denumite Sigma. S-a demonstrat c pentru un anumit profil dat, exist o turaieperifericoptimu50m/spentrurotoareleSRM,respectivu15-20m/spentrurotoareleSigma.Laoraactualdiametrelerotoarelorvariazntre100i300mm.MrimilecaracteristicepentruacestecompresoaresuntdiametrulDalrotoruluiiraportulL/Ddintrelungimea i diametrul rotoarelor. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul21nfigura1.16estereprezentatuncompresorbirotororizontal,iarnfigura1.17estereprezentat un compresor birotor vertical.Fig. 1.16. Compresor birotor orizontalMugur BLAN, Angela PLEA22Fig. 1.17. Compresor birotor vertical1- rotor tat; 2 rotor mam; 3 dispozitiv pentru reglarea puterii;4 dispozitiv pentru reglarea volumului indexDebitul volumic al acestor maini se poate calcula cu relaia:| | h / m 60 nDLaD q3 3v = (1.3)unde: -aesteuncoeficientcaredepindedetipulcompresorului,deprofiluliunghiuldenfurare a lobilor;- D i L sunt diametrul, respectiv lungimea rotorului;- n [rot/min] este turaia rotorului.-Volumulindex(Vi)caracterizeazgeometriafiecruicompresornparte,iarrandamentulindicatmaximimaxseobineatuncicndRc=Vik,undeRcesteraportuldecomprimare,iarkestevaloareaindiceluiadiabatic,acestadinurmdepinznd de natura agentului de lucru.De acest aspect trebuie s se in seama la alegerea compresorului, n funcie de tipulprocesului n care va fi utilizat (caracterizat de un domeniu precis pentru Rc), astfel nct Vi saib o valoare ct mai favorabil. Exist urmtoarele recomandri:- Vi=2,5 pentru climatizare i pompe de cldur (Rc5);- Vi=3,5 pentru procese de rcire (Rc8);- Vi=5 pentru congelare la temperaturi sczute (Rc15). Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul23ValorilerecomandatepentruViaudoaruncaracterorientativ,darreprezintvalorilemedii uzuale pentru domeniile respective.Dinpunctdevedereconstructivorificiuldeaspiraieestefix,iarcelderefulareesterealizat din dou zone, una fix prelucrat n carter, iar una variabil, creat de o pies avnddimensiunea fixat la montaj, amplasat n sertarul de variaie a puterii frigorifice.Carterulpentruacestemainiesterealizatdinfontetan(Ft25iFt26),cilindriifiind prelucrai direct n corp, acesta din urm fiind calculat pentru o presiune de 25 bar, estesupus probelor hidraulice.Rotoarele sunt construite din oel forjat sau din font cu grafit sferic, turnat sub vid,prelucrat mecanic cu mare precizie pe maini unelte cu freze multiple. La marea majoritate amainilordeacesttip,rotorultatantreneazrotorulmam,darnoileprofilepermitiantrenarearotoruluitatdectrerotorulmam,ceeacepermitecretereavitezeiinconsecin a debitului vehiculat de compresor.Lagrele: cele patru paliere sunt lise, cu bile sau cu rulmeni, eventual o combinaie acelordou,datoritsarcinilorradialemari.Acestepalieresuntngeneralsensibilsupradimensionate.Garnitura mecanic (presgarnitura) este necesar pentru compresoarele de deschise ise folosete acelai tip de garnitur ca la compresoarele cu piston.1.3.3. Compresorul monorotor (monourub)Comprimareapentruaplicaiiledintehnicafrigului,principalulconstructordinEuropaestesocietateaAPVBakerLimited.Fabricaiaestebazatpedouserii,unacuunrotorsateliticealaltcudourotoaresatelit.Uncompresormonorotorcuunsatelitesteprezentat n figura 1.18.Fig. 1.18. Compresor monorotor1 comanda sertarului de reglare a puterii frigorifice;2 garnitur mecanic; 3 palier; 4 rotor; 5 sateliiMugur BLAN, Angela PLEA24AcestemainisuntcaracterizatedediametrulrotoruluiD,avndvaloriuzualentre175 i 350 mm. Debitul circulat de aceste maini se poate calcula cu relaia:| | h / m 60 n BD q3 3v = (1.4)unde: -Besteuncoeficientcaredepindedegeometriamainiifiindcaracteristicfiecruiconstructor;- D este exprimat n m.Uzual debitele au valori ntre 120 i 5000 m3/h.Aceste compresoare prezint aceeai particularitate n ce privete volumul index Vi, cai cele birotor.Rotorulestedinfont,datoritproprietilormecaniceicompatibilitiicuageniifrigorifici i joac acelai rol ca i rotorul mam de la compresoarele birotor. Este realizat cu 6canale.Rotoarelesatelitsuntconstruitedintr-unmaterialcompozit,prezint11aripioareisunt antrenate de rotorul principal. Au acelai rol ca i rotorul tat, separnd practic maina ndou zone de comprimare independente identice (pentru variantele cu doi satelii).Carterulesterealizatdintr-osingurpies,printurnare,nchidetoateprilemobileavnd ns i capace demontabile pentru asigurarea accesului i montarea pieselor.Lagrele pentru maina cu doi satelii sunt proporional mult mai puin solicitate fadecompresoarelebirotor,deoareceefecteledecomprimaresuntechilibratecaurmareasimetriei orizontale a mainii. Forele radiale sunt practic nule deoarece pe de-o parte canalelese sprijin pe faa cilindric extern a rotorului i pe de alt parte pe ambele fee ale rotoruluiestemeninutpresiuneadeaspiraie.Efortulrezidualpeparteaarboreluicareiesenafareste preluat de un palier cu rulmeni.1.3.4. Aspecte comune ale compresoarelor elicoidaleSistemul de ungere asigur urmtoarele funcii:-ungerea palierelor portante, a garniturii mecanice i a pistonului de echilibrare;-comanda hidraulic a sertarului de variaie a puterii frigorifice i de pornire n gol;-ungerea rotoarelor care angreneaz unul cu cellalt;-etaneitateantrerotoareintrerotoareistator,reducndipierderiledintrepartea de presiune ridicat i cea de presiun joas;-rcirea vaporilor comprimai, prin preluarea unei pri importante din cldur;Datoritacesteiultimefuncii,esteposibilcaunasemeneacompresorsaibtemperatura de refulare ntotdeauna sub 100C, deoarece se injecteaz un debit de ulei de 0,5-1% din debitul total al acestuia, la o temperatur de 4060C.Sertaruldevariaieaputeriifrigorificeesteopiesesenialpentrufuncionareacompresoarelorindustriale,carenpermanentrebuiescorelezeputereaprigorificsolicitat cu cea furnizat, respectiv s asigure variaia debitului vehiculat.-La mainile birotor, sertarul este dispus la intersecia celor dou rotoare, culiseazaxialielibereazopartemaimaresaumaimicdinrotoare,realizndiontoarcerespreaspiraieauneipridinvapori.Lungimearotoruluimascatdesertar, realizez n continuare comprimarea. Comprimarea se realizeaz ca i cndraportul L/D ar fi variabil.-Lamainilemonorotor,existdousertaresituatedeoparte idealtaaplanuluiorizontal, care separ compresorul n dou jumti simetrice. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul251.3.5. Tendine actualePrincipaleleavantajealecompresoarelorelicoidale,fadecelecupistonsunturmtoarele:-dimensiuni mai reduse;-greutate mai mic;-siguran mai mare n funcionare;-ntreinere mai redus;-nivel de vibraie redus;-antrenarea realizat de motoare cu doi poli.Dezavantajele sunt urmtoarele:-preul mai ridicat (serii de fabricaie mai reduse, deci mai scumpe);-importana i complexitatea mrit a circuitului de ungere;-nivelul de zgomot mai ridicat.Pentruanumrinumrulderotoare(datoritcosturilordefabricaie),anumiiconstructori asigur antrenarea att de ctre rotorul tat, ct i de ctre rotorul mam, ceea cepermite realizarea cu aceeai pereche de rotoare, de debite n raportul 5 la 1. Ali constructoriprevd antrenarea rotorului tat prin intermediul unui multiplicator de turaie.Progresele realizate n domeniul informaticii, att n ceea ce privete modelarea ct ifabricarea rotoarelor i simplificarea sistemului de ungere, au permis realizarea de maini maiieftine,maisimple(prinsuprimareasertarului)imaisilenioase,attdeschisectisemiermetice, ca n figura 1.19, sau chiar ermetice.Fig. 1.19. Compresor elicoidal semiermetic1 motor electric; 2 sertar pentru reglarea puterii frigorifice;3 comanda sertarului; 4 separator de ulei; 5 - rotorMugur BLAN, Angela PLEA261.4. Compresoare volumice rotativen aceast categorie sunt incluse:-compresoare cu palete;-compresoare cu piston rotativ;-compresoare cu spirale (Scroll).Toateacestemainisuntcaracterizatedesimplitateaaparentaconstruciei,datoratnumrului redus de piese n micare, dar care necesit tehnologii de fabriacaie scumpe.1.4.1. Compresorul cu palete n rotorEsteuncompresorvolumic,utilizatntehnicafriguluincdinanii1930,darcaredatorit problemelor legate de materialele componente nu a suferit dezvoltri ulterioare.Parteaprincipalamainiiestereprezentatdeunstatorcilindricninteriorulcruiase nvrte un rotor excentric, tangent la cilindru, aa cum se observ n figura 1.20.Fig. 1.20. Schema compresorului cu palete n rotor1 cilindru; 2 piston rotativ; 3 lamele culisante; 4 spaiu de refulare;5 spaiu de aspiraie; 6 arbore; 7 inele pentru limitarea curseiRotorulareprevzutecanaleradialencarepaletelepotsculisezelibersubefectulforei centrifugale, pe care o imprim rotorul.Noile materiale descoperite n industria aeronautic i posibilitatea de a se prelucra nserieprofilecomplexe,potsasiguredinnousuccesulacestortipuridemaini.FirmaRotocolddinMareaBritanie,realizeazasemeneacompresoare,specialpentrutehnicafrigului i a adus cteva mbuntiri dintre care se menioneaz:-Realizarea paletelor din materiale compozite (polimeri aromatici i fibr de sticl),uoareirezistente,ceeacepermiteatingereadeturaiiridicate(vitezaperifericde cca. 25 m/s);-Acoperireapaletelorcuunmaterialautolubrifiant(teflon),asigurfuncionareacorect i n cazul unei defeciuni pe circuitul de ulei; Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul27-S-arealizatundispozitivdeproteciempotrivaloviturilorhidraulice,prinechipareacompresoruluicuoplacmobilsituatlaextremitatearotorului,meninutnpoziienormalderesorturi.Oeventualsuprapresiunedatoratprezeneilichidului,deplaseazplacamobiliastfelmainaesteprotejatmpotriva oricror defeciuni mecanice;-Uleiuldeungereestepreluatdintr-unseparatordeulei(lapresiuneridicat)iinjectatntr-undublucircuitintern.Primulalimenteazgarnituramecanicasigurnd ungerea i rcirea acesteia, ungerea rulmentului din fa i ungerea uneifee a rotorului. Al doilea circuit asigur ungerea rulmentului din spate i ungereaceleide-adouafeearotorului.Acestmoddefuncionareeliminnecesitateautilizrii unei pompe de ulei, ceea ce simplific mult construcia;-Reglareaputeriifrigorifice,nlipsaunuidispozitivspecializat,serealizeazfieprinutilizareaunuimotordeantrenarecudouturaii,fieprinutilizareaunuidispozitiv de modificarea a frecvenei de alimentare.FirmaRotocoldarecaicaracteristiciprincipaltepentruseriadecompresoarecu8palete, urmtoarele caracteristici:-materiale componente: polimeri i fibre de carbon;-turaia nominal: 14504000 rot/min;-turaia maxim admis: 6000 rot/min;-debit: 12,880,4 m3/h;-ageni frigorifici: R22 i R502.Mugur BLAN, Angela PLEA281.4.2. Compresor cu piston rotativAcestcompresoresteprezentatdinconsiderenteistorice,nefiindfoarterspnditnprezent.Poateficonsideratcaovariantacompresoruluiculamelenrotor,avndnsosingur lamel, montat n stator, ca n figura 1.21.Fig. 1.21. Compresor cu piston rotativEsteutilizatncdin1980dectevafirmeconstructoaredinJaponia,nspecialdefirmaDaikin,carefoloseteasemeneacompresoareermeticenaparatedeclimatizare,nfrigidere casnice i n grupuri compresor-condensator cu o putere de aproximativ 3 kW. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul291.4.3. Compresorul cu spirale (Scroll)Aceast main a fost inventat i brevetat n S.U.A. n 1905 i dezvoltat ulterior totnS.U.A.nanii1970.Pentruprimadataufostutilizatenfrigiderecasnice(deputerefrigorific redus) de firma DWM-Copeland, iar apoi n climatizare de firma Trane care le-afolosit i n grupuri de rcire a apei cu puterea frigorific de 35 kW. Totui nu exist nici unimpediment pentru realizarea unor asemenea compresoare de puteri frigorifice mai mari.ComprimareaAcestcompresoresteprezentatnfigura1.22ipieseleprincipalesunt practic din dou spirale una n alta.Fig. 1.22. Compresor ScrollSpiralasuperioarundesegseteorificiulderefulareestefix,ntimpcespiralainferioaresteantrenatntr-omicareorbital.Aspiraiaserealizeazprinzonaperiferic,iar refularea prin orificiul situat n centrul spiralei fixe.Mugur BLAN, Angela PLEA30Spiralafixesteprezentat n figura 1.23, iar spirala mobilesteprezentatnfigura1.24.Fig. 1.23. Spiral fix (stator)Fig. 1.24. Spiral mobil (rotor) Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul31Modul de funcionare al acestor tipuri de compresoare este ilustrat n figura 1.25.Fig. 1.25. Principiul de funcionare al compresorului Scroll-aspiraiantimpuldeplasriispiraleiinferioareseformeazdouzoneprincaresunt aspirai vaporii de agent frigorific pn n momentul n care cele dou zone se nchid;-comprimareamicareaspiraleiantreneazvaporiisprezonacentral,iarvolumulocupat de vapori se reduce treptat ceea ce produce comprimarea acestora;- refularea vaporii comprimai sunt evacuai prin orificiul din zona central.Se observ c n timpul funcionrii, cele trei faze (aspiraia, comprimarea i refularea)sedesfoarsimultan,simetricicontinuu,ceeacereprezintocaracteristicimportantaacestuitipdecompresor,carevafisupusuneivariaiiacupluluimairedusdectncazulcompresorului cu piston.Compresorulnunecsitsupape,fiindsuficientosimplclapetunisens,caresmpiedice rentoarcerea vaporilor refulai. Raportul de comprimare este fix, iar coeficientul dedebit este foarte bun, pentru c nu exist spaiu mort.ParticularitimecaniceCompresorulnuprezintdecttreipiesenmicare,darpuneproblemedeosebitedinurmtoarelepunctedevedere:etaneitateaxial,etaneitateradial i evitarea rotaiei inverse a spiralei mobile.-Etaneitateaaxialesteesenialinndseamadesuprafaaspiraleimobileideforeledepresiuneaxialedatoratecomprimrii,caretindsdeprtezespiralamobildeceafix. Principalii constructori utilizeaz diverse metode pentru rezolvarea acestei probleme:- Aplicarea unei presiuni de vapori pe spatele spiralei fixe, pentru a o mpinge spre ceamobil.nacestscopnzonadenceputacomprimriisepracticunmicorificiunspiralafix,careprezinttotuiouoarcapacitatededeplasareaxial.Presiuneapracticattrebuiesfiesuficientdemarecaspoatasiguraetanarea,darnupreamare pentru a nu provoca piederi datorate frecrilor excesive dintre cele dou spirale.La oprireacompresorului,cele dou spirale nu sunt n contact,ceeacereducecuplulde pornire.- Aplicarea unei fore elastice asupra spiralei mobile, prin intermediul unui resort;- Etaneitatea radial adic etaneitatea care trebuie s existe la contactul dintre celedou spirale. Pentru aceast problem exist de asemenea dou soluii tehnice:Mugur BLAN, Angela PLEA32- Prin antrenarea excentric liber a spiralei mobile, de ctre arborele motor, situaie ncare fora centrifug asigur contactul permanent dintre spiarale n a afel nct spiralamobil s rmn concentric cu cea fix;-Prinantrenareaspiraleimobile,utilizndcapiesintermediaromaselotcuexcentricdetipulceleiprezentatenfigura1.26.Antrenareaspiraleiserealizeazexcentricfadeaxulacesteia,carepivoteaznorificiulprevzutnacestscopncorpul maselotei. Deplasarea maselotei este limitat cu ajutorul unui tift.Fig. 1.26. Mecanism de antrenare prin maselot cu excentricAceast soluie permite curarea spiralei mobile n cazul prezenei nedorite de lichidsau impuriti solide, evitndu-se astfel distrugerea compresorului.-Dispozitivulantirotaiesoluiadeantrenareaspiraleimobile,prezentatanterior,caracteristicpentrucompresoareermeticeasigurrotaiaspiraleinsensuldorit.Lacompresoarele deschise se utilizeaz alte soluii tehnice care s realizeze acelai efect.-Ungereaesteasiguratdeopompcentrifugalimersatnbaiadeuleidincarter.Uleiulcirculprincanalepracticatenarboreledeantrenareasigurndungereapalierelorarborelui, dar i palierul spiralei mobile. Uleiul antrenat de vapori asigur lubrifierea zonei decontact dintre spirale.Laoraactualcelemainumeroaseutilizrialeacestorcompresoaresentlnescncondiionarea aerului. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul331.5. Compresoare centrifugale1.5.1. Scurt istoricCompresoarelecentrifugaleaunceputsfieutilizatentehnicafriguluilanceputulsecolului. Cele mai importante repere cronologice sunt:1910:nGermaniasestudiazposibilitateautilizriiacestorcompresoarecuageniifrigorificicunoscuilamomentulrespectiv(SO2,CO2,NH3).SimultancompaniaCariernS.U.A. experimenta cu aceste maini, diverse hidrocarburi i clorura de metilen.1926:nElveia,companiaBrownBoverirealizeazuncompresorcentrifugalfuncionnd cu amoniac, avnd o putere frigorific de 7000 kW, la realizarea unei temperaturide15C.Ulterioraceeaicompanieautilizatcloruradeetilenibromuradeetilenpentruclimatizare.1930: Compania american Kinetic Chemicals produce freoni avnd masa molecularmare, care se preteazte bine la utilizarea n aceste compresoare.1933:CompaniaCarrierutilizeazR11pentruclimatizareiR12,propan,respectivSO2, pentru realizarea de temperaturi mai sczute.Dup al doilea rzboi mondial, dezvoltarea intens a domeniului condiionrii aerului,dar i a aplicaiilor care necesit temperaturi mai sczute, au favorizat att n Europa ct i nS.U.A. promovarea compresoarelor centrifugale.Tab. 1.4. Tipuri de compresoare centrifugalerealizate de principalii furnizoriMonorotor cumultiplicatorncorporatDublu rotor Multirotor FurnizorDeschis Semiermetic Deschis Semiermetic deschisCarrier C, TS C,TS C,TS C,TS TSYork C, TS C, TS C, TS C, TS TSTrane C CC Climatizare; TS Temperaturi sczuteMugur BLAN, Angela PLEA341.5.2. GeneralitiCompresoarelecentrifugalesuntutilizatentr-omarevarietatedeinstalaiifrigorificei pentru condiionarea aerului.Debitele volumice uzuale se ncadreaz ntre 200 m3/h n aeronautic i 55000 m3/h ncondiionarea aerului, iar turaiile ntre 3000 i 100000 rot/min. Debitele mici se realizeaz cudiametre mici i turaii mari, iar debitele mari cu diametre mari i turaii mici.Compresoarele frigorifice centrifugale de puteri frigorifice mici realizeaz 15-95 kW,funcionndcuR134a,sauR114,audimensiunifoartereduse,suntantrenatedeturbineacionatedeaer,laturaiidepeste100000rot/minisuntdestinateclimatizriicabineloravioanelor de transport.Puterilefrigorificemaximealecompresoarelorcentrifugalesuntlimitatededimensiunileacestora.Deexempluunasemeneacompresorde55000m3/hpentruclimatizarea unui aeroport, are un diametru exterior de aproape 2m.Temperaturile de vaporizare pe care le pot realiza se situeaz ntre +10C (climatizare)i-160C(lichefiereametanului).Presiunilederefularepotajungela21bar,iarraportuldecomprimarevariazntre2i30(cumaimultetreptedecomprimare).Practicpotsfiecomprimaii toi agenii frigorifici.ncompresoarelefrigorificesepotmontamaxim10trepte(etaje)decomprimareisuntposibileaspiraiimultiplentretrepte,ladiferiteniveledetemperatur,astfelnctuncompresor s poat realiza mai multe nivele de temperatur sczut. Se pot monta n serie maimulte compresoare, care s fie antrenate simultan, iar dac este necesar aceste compresoare cuantrenare unic pot s funcioneze cu mai muli ageni frigorifici.ncondiionareaaerului,datoritvaloriiredusearaportuluidecomprimare(34),esteposibilcomprimareanunasaudoutrepte,decipentruacestdomeniuseutilizeazmaini simple. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul351.5.3. Construcia compresoarelor centrifugaleMainile utilizate n climatizare sunt realizate n general sub forma unor grupuri carecuprindcompresorul,sistemuldeantrenare,condensatorul,vaporizatorul,dispozitivuldedestindere i aparatele auxiliare.Un model de rotor pentru compresoarele centrifugale este prezentat n figura 1.27.Fig. 1.27. Rotorul unui compresor centrifugalnfigura1.28esteprezentatmoduldecompunereavitezelorntr-unrotordecompresor centrifugal.Fig. 1.28. Compunerea vitezelor n rotorul unui compresor centrifugal1 viteza radial; 2 viteza tangenial; 3 viteza rezultant; 4 turaia;5 diametrul rotorului; 6 - debitulMugur BLAN, Angela PLEA36Compresoarele sunt realizate n trei variante constructive: deschise cu multiplicator deturaie separat sau ncorporat, respectiv semiermetice.Compresoarele deschise cu multiplicator separat, ca cel din figura 1.29, au aprut nordine cronologic primele, avnd la nceput dou trepte de comprimare.Fig. 1.29. Compresor centrifugal deschis cu multiplicator separat.Varianta a1 arbore din oel aliat; 2 lagre palier; 3 element friciune din carbon;4 carter inferior; 5 rotor din oel aliatPrimii ageni frigorifici utilizai n aceste compresoare au fost R11, R12, R114, R500,R502 i R22.Cele mai importante caracteristici ale acestor compresoare sunt urmtoarele:-caterulesterealizatdinfontoeloasavnddouprisuprapuse,ambeleavndcte o suprafa plan pentru montarea unei garnituri orizontale;-rotoarele sunt n general nchise avnd paletele ascunse n interior i fiind realizaten una din urmtoarele variante:-integraldin oel,cupalete separate, montate ncanalepracticatepeceledoufee ale roilor;-integraldinoel,cupaletelefrezatenunadinceledoufee,cealaltfiindsudat de marginile roilor;-din aliaje de aluminiu lipite;-labirinii(opartefixdinaluminiuiunarotitoaredinoel)etaneazzonadepresiune ridicat fa de cea de presiune sczut, fiind strbtute de un debit foartesczutdeagentfrigorific,avndiroluldeampiedicauleiuldincircuituldeungere s ptrund n compresor;-garnituramecanicareoconstrucieasemntoarecuceaacompresoarelordeschise cu piston i etaneaz interiorul compresorului de exterior;-pompadeuleiestemontatlacellaltcaptalarborelui,iarroiledinatesuntimersate n baia de ulei aflat n partea inferioar a carterului;-circuitul de ungere are urmtoarele elemente principale:-pompa de ulei cu roi dinate;-filtru foarte fin;-canalele de curgere a uleiului; Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul37-punctele n care se realizeaz ungerea;-supap pentru reglarea presiunii de ungere;-rezisten electric pentru degazarea uleiului;-schimbtor de cldur pentru rcirea uleiului (rcitor de ulei);-pomp de ungere electric, pentru asigurarea ungerii la pornire i n perioadelede oprire;-cuplajulmultiplicatoruluiexterioresterealizatdindoumanoanedanturate,montate pe cei doi arbori (al compresorului i al multiplicatorului) i dintr-o piesintermediar de form cilindric avnd dantur interioar. Ansamblul este nchis ilucreaz ntr-o baie de ulei.Varianta de compresor din figura 1.30 prezint un carter avnd forma simplificat, roimai simple, iar n difuzoare pot s existe opional i palete.Fig. 1.30. Compresor centrifugal deschis cu multiplicator separat.Varianta b.1 stator din font oeloas cu granulaie fin;2 rotor din aliaj de aluminiu; 3 pomp de ulei;4 dispozitiv de prerotire; 5 garnitur mecanic; 6 cuplaj elastic-Laintrareanprimulrndderoipoatesexisteundispozitivmobildereglareadebitului, denumit i dispozitiv de prerotire.-Ungerea se realizeaz cu ajutorul unei pompe centrifugale.Mugur BLAN, Angela PLEA38Compresoareledeschisecumultiplicatorncorporatauconstruciaprezentatnfigura 1.31.Fig. 1.31. Compresor centrifugal deschis cu multiplicator ncorporat1 cuplaj cu bar de torsiune; 2 dispozitiv de prerotire;3 garnitur mecanic; 4 pinioane multiplicator;5 palier de turaie mare;6 palier de turaie mic; 7 pomp de ulei de turaie mare;8 pomp de ulei de turaie mic; 9 rotor din aliaj de aluminiu- Deoarece ansamblul compresor-multiplicator-motor nu este nici economic, nici uorde manevrat, unii constructori au montat multiplicatorul n carter;- Unul din avantaje este acela c garnitura mecanic este plasat pe arborele de turaieredus, care este mai uor de etanat.Compresoarelecentrifugalesemiermeticeseutilizeazncondiionareaaerului,underaportul de comprimare mai redus permite utilizarea a numai dou trepte de comprimare, la oturaie care poate fi realizat prin antrenarea direct utiliznd un motor electric cu doi poli. Oasemenea variant este prezentat n figura 1.32.Fig. 1.32. Compresor centrifugal semiermetic Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul392. SCHIMBTOARE DE CLDUR2.1. Noiuni introductive. ClasificarePrincipalele schimbtoare de cldur din instaliile frigorifice i pompele de cldursunt vaporizatorul i condensatorul.n componena acestor instalaii mai pot s existe i alte schimbtoare de cldur cumsunt:-Subrcitoarele din instalaiile frigorifice funcionnd cu amoniac;-Schimbtoareleinternedecldur(regeneratoare)dininstalaiilefrigorificecufreoni.Cele mai importante criterii de clasificare a schimbtoarelor de cldur sunt:Natura agentului cu care agentul frigorific realizeaz transferul termic:-gaze (n general aer);-lichide (n general ap).Rolul funcional i tipul schimbtorului:-vaporizatoare-rcitoare de aer (sau alte gaze);-rcitoare de ap (sau alte lichide).-condensatoare-rcite cu ap (sau alte lichide);-rcite cu aer (sau alte gaze).Condiiiledefuncionarecelemaiimportantececaracterizeazregimuldelucrualschimbtoarelor de cldur din instalaiile frigorifice sunt:-temperaturileipresiunileagenilorlaintrareaiieireadinschimbtor(ncazulrcirii aerului este important i umiditatea acestuia);-diferena minim de temperatur ntre cei doi ageni;-modul de alimentare cu agent frigorific (n special pentru vaporizatoare);-prezena acumulrilor termice (cazul vaporizatoarelor acumulatoare de ghea).Sarciniletermicealeschimbtoarelordecldur,carereprezintmrimilefundamentale pentru proiectarea acestor aparate.Caracteristicile geometrice ale schimbtoarelor de cldur adic:-dimensiunile de gabarit (lungime, lime, nlime);-modul de dispunere a evilor;-pasul dintre evi;-dimensiunileevilor(diametruexterioriinterior,saudiametrulexteriorigrosimea);-numrulderndurideevi(evipeorizontal)inumruldesecii(evipevertical).Caracteristicilefuncionale,suntcelecaredefinescperformaneletermiceifluidodinamice ale schimbtoarelor de cldur. ntre acestea cele mai importante sunt:-coeficientul global de transfer termic;-pierderile de presiune pe circuitele celor doi ageni;-modul de automatizare a funcionrii (prin controlul presiunii agentului frigorific,al givrajului, sau al compoziiei apei, etc.);Operaiile de ntreinere necesare reprezint o alt caracteristic important, iar ctevaexemple sunt:Mugur BLAN, Angela PLEA40-purjarea (gazelor necondensabile, uleiului, etc.);-curarea, degivrarea, desprfuirea, detartrarea;-tratamente auxiliare (dedurizarea apei, filtrarea, etc.).Clasificareaschimbtoarelordecldursepoaterealizadeexempludupnaturaagenilor i rolul funcional:Tab. 2.1. Clasificare a schimbtoarelor de cldurAgeni Vaporiztoare CondensatoareAer i gaze uscate Baterie cu aripioare Baterie cu aripioareAer i gaze umede Baterie cu aripioareCondensatoare cu evaporarea apei(natural sau forat)Turnuri de rcireSchimbtoaremultitubulare- agentul rece n evi- agentul rece ntre eviSchimbtoare multitubulare- agentul cald n evi- agentul cald ntre eviSchimbtoare cu plciAp i lichideSchimbtoare coaxiale2.2. Construcia schimbtoarelor de cldurIndiferentdemodulncaresuntclasificateschimbtoareledecldurutilizatentehnicafrigului,existpatrumodalititehnicederealizareaacestora,dintrecareprimeledou sunt cele mai rspndite:-Schimbtoare multitubulare;-Baterii cu aripioare;-Schimbtoare cu plci;-Schimbtoare coaxiale.2.2.1. Schimbtoare de cldur multitubulareAcesteaparatesuntconstruitenprincipiudintr-unfasciculdeevi,montatendouplci tubulare i nchise ntr-o manta prevzut cu capace, aa cum se observ n figura 2.1.Fig. 2.1. Schema funcional a unui schimbtor de cldur multitubular Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul41ngeneralevilesuntlaminateidestinatespecialconstrucieischimbtoarelordecldur. Cele mai utilizate materiale sunt:-oeluri pentru temperaturi medii sau joase;-cupru;-aliaje cupru-nichel n diferite compoziii (de exemplu 70/30%, sau 90/10%);-aliaje cupru-aluminiu n diferite compoziii (de exemplu 93/7%, sau 91/9%);-diferite tipuri de aliaje cu zinc ntre 22 i 40%;-oeluri inoxidabile.Existomarevarietatedediametrepentrucaresuntproduseacesteevi,darngeneral,pentruschimbtoareledecldursepreferevicudiametrectmaimici,careasigur un transfer termic mai intens i construcii mai compacte, dar se vor avea n vedere iaspectele legate de pierderile de presiune i de colmatare.Utilizareaintensnultimiianiafreonilor,caracterizaiprincoeficienidetransfertermicmairedui,adusntrealteleilaproducereadeschimbtoaremultitubulare,darnunumai, n care se utilizeaz evi speciale pentru mbuntirea condiiilor de transfer termic.nfigura2.2suntprezentateevicunervurispiralate,careseutilizeaznspeciallaconstrucia vaporizatoarelor:Fig. 2.2. evi cu nervuri spiralatenfigura2.3.esteprezentatoeavcunervuriexterioarejoase,realizateprinextrudare, din materialul de baz al evii. Dup extrudare, diametrul exterior al prilor lise aleevilor,esteegalcudiametrulexterioralnervurilor,ceeacepermiteomontareuoarnplciletubulare.Pasuldintrenervuriestenmoduzualde(0,81,5)mm,iarnlimeanervurilorestedeaproximativ(11,5)mm.Acesteevipotsasigureunraportntresuprafaaexterioaraevilornervurateisuprafaainterioaraacestorade35,ceeacereprezint o cretere semnificativ a suprafeei exterioare de transfer termic.Fig. 2.3. eav cu nervuri joase, obinute prin extrudareMugur BLAN, Angela PLEA42n figura 2.4. sunt prezentate cteva tipuri de evi cu aripioare ondulate. Aceste evi seutilizeaz n special la construcia vaporizatoarelor. Pe eava de baz se monteaz prin sudareelicoidal,obandondulat.Asemeneaconstruciisepotrealizapentrueviavnddiametrentre(839)mm.nlimeanervurilorestede9mm,iargrosimeaacestoravariazntre0,20,3 mm. Raportul dintre suprafaa exterioar i cea interioar este de 916.Fig. 2.4. evi cu nervuri ondulaten figura 2.5. este prezentat o eav cu nervuri n form de ace. Acestea se utilizeaznspeciallaconstruciacondensatoarelor.Exteriorulevilorseaseamncuoperiemetlic,ceea ce asigur o suprafa i o intensitate a transferului termic, foarte ridicate. Aceste tipuride evi sunt eficiente n primul rnd pentru transferul cldurii n medii gazoase i n particularn aer.Fig. 2.5. eav cu nervuri aciformen figura 2.6. sunt prezentate cteva evi cu miez n form de stea, care se utilizeaz laconstruciavaporizatoarelorcufierbereninteriorulevilor.Suprafaainterioarestemritprin introducerea n evi a miezurilor realizate din aluminiu i avnd uzual cinci sau zece raze.Problematehnicarealizriiacestorevioreprezintasigurareacontactuluitermicdintreeavadebazimiez,realizatprinintroducereaforatamiezului.Intensitateatransferuluitermicestemritdacserealizeazirsucireamiezuluide23oripefiecaremetrudeeav. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul43evilecumieznformdesteapotaveadiametrede1619mmigrosimeade1mm.Raportuldintresuprafaainterioariceaexterioarestede2ncazulmiezurilorcu5raze i 2,7 n cazul miezurilor cu 10 raze.Fig. 2.6. evi cu miez n form de stean figura 2.7. sunt prezentate cteva modele de evi cu nervuri interioare.Aceste evisepotutilizailavaporizatoareilacondensatoare.Nervurilesuntrealizatedineavadebaz, ceeaceasiguruntransfertermicfoartebun.existnumeroaseformealenervurilorigrade de rsucire. Fa de evile lise, coeficientul global de transfer termic crete mult datoriturmtoarelor efecte:-creterea suprafeei de transfer termic;-drenajul prin capilaritate a fazei lichide, care formeaz un film subire pe suprafaainterioar nervurat;-rotirea filmului de lichid, datorit rsucirii (nclinrii) nervurilor.Fig. 2.7. evi cu nervuri interoareMugur BLAN, Angela PLEA44nfigura2.8.suntprezentatedouevicusuprafaaneregulatmontateunanalta.Asemeneaevisepotutilizaeficientnconstruciacondensatoareloriavaporizatoarelor,suntfoartemoderneiseproducnJaponia,SUA,GermaniasauFrana.Suprafeeleevilorprezint diferite tipuri de caviti, proeminene piramidale sau asperiti, realizate prin diverseprocedeetehnologicenoi.Suprafeeleneregulatealeacestorevipotintensificatransferultermicncazulschimbriistriideagregare,pentrucfavorizeazamorsareafierberii,respectiv a condensrii. Din acest motiv aceste evi mai sunt numite i evi de nucleaie.Fig. 2.8. evi cu suprafee neregulatenfigura2.9.esteprezentatoeavdinmaterialecompozite.Asemeneaevisepotutilizaincondensatoareinvaporizatoare,atuncicndcondiiiledetransfertermicsuntmediocre att n interior ct i n exteriorul evilor. Aceste evi combin avantajele nervurilorexterioarecucelealegeneratoarelorinterioaredeturbulen.Existmaimultevariantedeasemeneaevintrecaresepotamintievicunervurielicoidalelainterioristructurpiramidallaexterior,sauevicunervurielicoidaleattlainteriorctilaexterior.Diametrelepentrucareseproducasemeneaevisuntde1019mm,iarraportuldintresuprafaa exterioar i cea interioar este de 1,52.Fig. 2.9. eav realizat din materiale compoziteCalitateamaterialelordincareserealizeazevile,caimaterialeledincareserealizeaz acestea trebuie s fie dintre cele mai bune deoarece n timpul funcionrii, acesteasunt supuse coroziunii i unor solicitri care le pot distruge, sau le pot diminua capacitatea detransfer termic. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul45nfigura2.10esteprezentatoeavnervuratcorodatnexteriorpeduratafuncionrii, iar n figura 2.11 este prezentat o eav nervurat corodat n interior.Fig. 2.10. Teav nervurat corodat la exteriorFig. 2.11. eav nervurat corodat interiorn figura 2.12 este prezentat uzura aprut pe o eav n zona de montare pe suport.Fig. 2.12. eav uzat datorit suportuluin figurile 2.13 i 2.14 sunt prezentate evi distruse datorit solicitrilor la care au fostsupuse n timpul funcionrii.Fig. 2.13. eav spart datorit presiunii gheii formate n interiorFig. 2.14. eav fisurat longitudinalMugur BLAN, Angela PLEA46Dinultimeledouimaginiseobservcevilenusefisureaztransversal,cilongitudinal, sau se sparg (crap).Plciletubulareseutilizeazpentrufixareaevilornfasciculisemonteazlaextremitailemantaleiaacumseobservnfigura2.1.Dacestenecesar,pentrususinereafasciculului de evi se utilizeaz i supori. Pentru realizarea plcilor tubulare i a suporilor sepotutilizeaurmtoarelematerialenfunciedenaturaageniloriagresivitateaacestorafade aceste materiale:-oeluripentruagenifrigorifici,apdulcesauageniintermediaridercirefrsruri;-cupru pentru freoni, dar nu i pentru amoniac;-bronz pentru ap de mare sau ageni intermediari pe baz de sruri;-oel placat cu oel inoxidabil pentru ageni agresivi;-oel inoxidabil pentru lichide alimentare.Orificiile sunt practicate n plcile tubulare i n plcile suport, astfel nct s formezede regul hexagoane (sau triunghiuri eliciodale). Uneori gurile, respectiv evile se dispun nform de coridor (sau ptrate), iar uneori n form de cercuri concentrice, ca n figura 2.15, ncareaestenumruldeevipelaturahexagonului,respectivptratuluiexterior,iarbestenumrul de evi pe diagonala hexagonului exterior. n vederea unei montri uoare a evilor nfasciculprinplciletubulareisupori,guriledinacesteaserealizeazsimultan,(toateodat).Fig. 2.15 Moduri de dispunere a evilor n plcile tubularea dup hexagoane; b dup ptrate; c dup cercuri concentrice Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul47ncazulcelmaidesntlnit,alhexagoanelor,deregulpasuldintreeviestedeaproximativ 1,25 diametrul exterior al evilor. Gurile din plcile tubulare se finiseaz n moddiferit,nfunciedeprocesultehnologicdemontareaevilor.Astfelpentruevilesudateelectric sau brazate se realizeaz o alezare urmat de amfrenare, iar pentru evile mandrinateserealizeazoalezareurmatderealizareaunorcanaleinterioare,aacumseobservnfigura2.16.Mandrinareaseralizeazastfelnctnurmadeformriievilor,acesteassefixeze n canalele prevzute n gurile de fixare.Fig. 2.16. Procedeele uzuale de fixare a evilor n plcile tubulareMantaua schimbtoarelor de cldur multitubulare se calculeaz astfel nct s aib undiametruinteriorcarespermitmontareafascicululuideevi.Grosimeamantaleisedetermindincalcululderezisten,astfelnctsrezistelapresiuneadelucruaagentuluidintreeviimanta(minim4bar).Materialuldincareserealizeazmantaleleesteoelul.Pnladiametredecca.400mm,acesteaserealizeazdineviavnddiametrelestandardizate.Pentrudiametremaimari,mantaleleserealizeazdinviroleobinuteprinroluire. Sudurile prin care se realizeaz asamblarea virolelor n manta, trebuie controlate prinmetode defectoscopice nedistructive (cel mai adesea raze ). Dup montare schimbtoarele decldurmultitubularesuntsupuseunorprobehidraulicedeetanitatelapresiunicevamaimari dect cele nominale.Mugur BLAN, Angela PLEA48Capaceleauroluldearealizacirculaiaagentuluidininteriorulevilor.icanelemontatepecapaceasigurnumruldedrumuriprininteriorulevilor,astfelnctsserealizezevitezeledecurgeredorite.Totpecapacesuntmontateracorduriledeintrare/ieirepentruagentulcarecurgeprinevi.Deobiceinumruldetreceriestepar,pentrucaracordurile s fie montate pe un singur capac. La aparatele de dimensiuni mari, capacele suntdemontabile pentru a permite curarea interioar a evilor, iar fixarea capacelor se realizeazprinuruburipeflaneleprevzutenacestscoplaexteriorulplcilortubulare.Capaceleserealizeazprinturnare,celmaiadeseadinfont.Ctevatipuridecapacesuntprezentatenfigura 2.17.Fig. 2.17. Tipuri de capace2.2.2. Baterii schimbtoare de cldur cu aripioareBateriilecuaripioareseutilizeazattpentruconstruciacondensatoarelorrcitecuaerctipentruceaavaporizatoarelorrcitoaredeaerisuntrealizatedintevipecaresemonteaz aripioarele. Construciile rezultate sunt de tipul celor prezentate n figura 2.18.Fig. 2.18. Baterie cu aripioare Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul49n figura 2.19 sunt prezentate cteva detalii constructive ale bateriilor cu aripioare.Fig. 2.19. Detalii constructive ale bateriilor cu aripioareevile se realizeaz n principiu din acelei materiale ca i cele de la schimbtoarele decldur multitubulare, dar predomin oelul i cuprul.Tendinaultimiloraninconstruciaacestoraparateestedeasereducectmaimultdiametrulevilor,nscopulmbuntiriicoeficientuluiglobaldetransfertermic,areduceriimaseischimbtoareloriancrcturiideagentfrigorific,pefondulreduceriiglobaleacosturilor.Pentrueviledinoel,diametrulinteriorestenjurde20mm,iarpentruceledincupru,diametrulminimestenjurde910mm.Grosimileevilorsuntrelativmici,pentruoelnjurde1mm,iarpentrucupruchiarsub0,5mm.naparateledeacesttiputilizatecavaporizatoaresaucondensatoare,decincareserealizeazschimbareastriideagregare,seutilizeazadeseaevispeciale,detipulcelorprezentatenparagrafulreferitorlaschimbtoarele de cldur multitubulare.Pentru dispunerea evilor se adopt n general una din cele dou variante prezentate nfigura 2.20:-n triunghiuri echilaterale (n ah);-n ptrate (n coridor).Dispunereaevilorduptriunghiuriechilateraleasiguruncoeficientdetransfertermic mai bun, dar cu pierderi de presiune mai mari, n timp ce dispunerea n ptrate asigurun transfer termic mai puin performant, dar caracterizat prin pierderi de presiune mai reduse.Fig. 2.20. Dispunerea evilor n baterii cu aripioareMugur BLAN, Angela PLEA50Nervurile,denumitelaacesteconstruciiiaripioaresaunervuricontinue,sepotrealiza din oel, aluminiu sau cupru. Cele mai des utilizate sunt combinaiile:-evi din oel i aripioare din oel;-evi din cupru i aripioare din aluminiu.Mai sunt posibile i combinaii ca:-evi din oel i aripioare din aluminiu;-evi din cupru i aripioare din cupru;-evi din oel inoxidabil i aripioare din oel inoxidabil.nfigura2.21suntprezentatenseciunedouevipecareaufostmontatenervuricontinue lamelare.Fig. 2.21. evi cu nervuri lamelareCele mai rspndite tipuri de aripioare sunt prezentate n figurile 2.22 i 2.23:-nervuri plane continue;-nervuri nfurate.Fig. 2.22. Nervuri plane continue Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul51Fig. 2.23. Nervuri nfurateEficiena termic a nervurilor este cu att mai bun cu ct:-materialuldincaresuntconfecionateareoconductibilitatetermicmaibun(aceasta crete n ordinea: oel inoxidabil, oel, aluminiu, cupru);-nlimea nervurilor este mai redus;-grosimea nervurilor este mai mare;-contactul cu evile de baz este mai bun.ngeneral,pentru evidinoel cu diametrul de cca. 20 mm, nlimeanervurilorestede2530mm,iargrosimeade0,30,4mm,ntimpcepentruevilesubiridincupru,nlimea nervurilor este de 1020 mm, iar grosimea acestora este de 0,10,3 mm.Doucarcteristicigeometriceimportantealenervurilordeacesttipsuntpasuladicdistana dintre axele a dou nervuri consecutive i distana dintre dou nervuri, adic distanadintreflancurileopuseadounervuriconsecutive.Pentrucondensatoare,pasulminimacceptatestedecca.2mm,iarpentruvaporizatoareestedecca.4mm.ncazulvaporizatoarelor industriale din oel cu depuneri masive de zpad, pasul dintre nervuri poates ajung pn la cca. 30 mm.Nervurile plane continue se realizeaz prin tanare dintr-o singur trecere astfel nctsrezulteibordurilepentrufixarepeteav,generatoareledeturbulen(fomeledepesuprafeelelaterale)iorificiiledeuurare,reprezentatenfigura2.22.Acestenervurisemonteaz n pachete de nervuri, pe dispozitive denumite piepteni, care s asigure pasul dorit.Urmeaz montarea evilor n gurile practicte n nervuri. Asigurarea contactului termic dintreevi i nervurile plane continue se realizeaz n general prin gonflare hidraulic, sau mecanic,printrecereaforatprininteriorulevilor,aunorbilecalibrate,dediametrucevamaimaredect cel interior al evilor. n acest al doilea caz se imprim bilelor o energie cinetic foartemare,iaraceasteatrecprinevintr-omanierasemntoareunorgloaneiforeazgonflarea evilor, respectiv asigurarea contactului termic dinte evi i nervuri.Nervurile nfurate se realizeaz prin nfurarea n jurul evii a unei benzi din tabl,cu ajutorul unui dispozitiv special destinat acestui scop.Asamblareaevilornervurate(indiferentdetipulnervurilor),serealizeazprinmontarea la capete a unor plci n care se fixeaz toate evile i care constituie i un cadru albateriei, aa cum se observ i n figura 2.18.Mugur BLAN, Angela PLEA52Unii productori de asemenea aparate, realizeaz module din anumite tipuri de evi iaripioare, ca n figura 2.24.Fig. 2.24. Module din evi cu aripioareParametrii geometrici care definesc aceste module sunt:-pasul dintre nervuri;-lungimea nervurat (sau lungimea evilor);-numrul de evi din modul (pe adncime i pe nlime);-diametrul evilor.Parametriifizicicaresepordefininvedereaefecturiicalculelortermiceiaerodinamice ale acestor schimbtoare de cldur sunt:-numrul de rnduri de evi pe vertical;-numrul de rnduri de evi pe orizontal;-suprafaa total de transfer termic;-raporul dintre suprafaa exterioar i suprafaa interioar;-suprafaa frontal n sensul de curgere a aerului;-suprafaa liber de curgere a aerului.n vederea protejrii anticorozive a mediului n care vor funciona aceste aparate (aerulatmosferic, aerul marin, aerul din diverse localuri), se realizeaz diverse tipuri de acoperiri:-galvanizareutilizatncazulevilorinervurilordinoelnvedereaprotejriimpotriva ruginirii prin acoperire cu zinc i a asigurrii unui contact termic foartebun;-ematareutilizatncazulevilorinervurilordincupru,pentruacoperireaacestora cu rini poliuretanice.Dupmontare,bateriilesuntsupuseunorprobehidraulicedeetaneitate,apoisuntuscateideshidratate,ncrcatecuazotlapresiunesczut,nchiseipstratenvederealivrrii. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul53Alte tipuri de serpentine sunt cele prezentate n figurile 2.25 i 2.26.Fig. 2.25. Serpentine pentru realizarea de congelatoare cu plciFig. 2.26. Serpentine montate ntr-un schimbtor de cldur de tippanou2.2.3. Schimbtoare de cldur cu plciAcesteaparatesuntrealizateprinmbinareadeplcicarerealizeazntreelespaiiprincarecirculageniicareschimbcldur.Acetiageniocupalternativspaiiledintreplcile schimbtorului de cldur, astfel nct s nu se amestece ntre ei. n consecin, spaiiledintre plci trebuie s fie etanate fa de exterior i fa de spaiile n care se gsc ali ageni.De asemenea sistemul de etanare trebuie s permit trecerea agenilor dintr-un spaiu n altul,uneori prin traversarea spaiilor destinate altor ageni. Aceste schimbtoare trebuie s aib celpuin dou plci, ca n cazul unor tipuri de vaporizatoare.Exist patru variante tehnologice de realizare a schimbtoarelor de cldur cu plci:-cu plci i garnituri demontabile;-cu plci sudate;-cu plci brazate;-cu plci avnd circuite imprimate.Mugur BLAN, Angela PLEA54Schimbtoarelecuplciigarnituridemmontabilesuntdetipulprezentatnfigura2.27. Plcile ntre care se introduc garniturile, se monteaz mpreun ntre o plac de baz iuna mobil. Plcile pot s fie demontate n vederea currii. Fixarea plcilor se realizeaz cuajutorul unor tirani. Din punct de vedere hidraulic se pot realiza curgeri n contracurent sau nechicurent.Fig. 2.27. Schimbtor de cldur cu plci i garnituri demontabilenfigura2.28esteprezentatschemadecurgereaagenilordelucruntr-unschimbtor de cldur cu plci.Fig. 2.28. Schema de curgere n schimbtoarele cu plciMaterialele din care se realizeaz plcile depind de natura agenilor de lucru, iar celemai utilizate sunt:-oeluri inoxidabile;-aliaje de aluminiu;-aliaje de titan;-aliaje cupru-nichel.Grosimea plcilor poate s varieze ntre 0,61,1 mm, sau chiar mai mult. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul55Pentrugarniturisepotutilizadeasemeneamaimultematerialenfunciedetemperaturile de lucru:-nitril (tmax = 110 C);-butil (tmax = 135 C);-etilen-propilen (tmax = 155 C);-Viton (tmax = 190 C);Domeniultemperaturilordelucrupentruacesteaparatepoatesvariezentre50+190 C.Presiunilenominalemaximedelucrupotsajungpnla1620bar,iardiferenamaxim dintre presiunile circuitelor poate s ajung pn la 912 bar i n mod excepionalla 20 bar.Schimbtoarelecuplcisudateauplcileasamblatenedemontabilprinsudare.Dinaceast categorie fac parte:-plcile dulapurilor de congelare, realizate din profile de aluminiu sudate, pentru aforma platanele pe care se pstreaz produse i canalele de curgere pentru agentulfrigorific care vaporizeaz;-schimbtoarele de cldur realizate din plci ambutisate i sudate ca n figura 2.29,pentruaseasigurarezistenamecanicicurgereaagenilor,deregulncontracurent.Presiunilenominalemaximepotsajungpnla3040bar,iardomeniuldetemperaturi ntre care pot s lucreze este de 200+200 C.Fig. 2.29. Schimbtoare de cldur din plci sudateSchimbtoarelecuplcibrazatesuntrealizatecuplcidinoelinoxidabilasamblateprinbrazare(lipire)cuajutorulunuialiajpebazdecupru,ncuptoaresubvid.Ansamblulschimbtoarelordecldurdeacesttipesteprezentatnfigura2.30.Sepotutilizacavaporizatoare sau ca schimbtoare interne de cldur, dar numai pentru ageni curai, deoarecenu se pot cura dect prin splare chimic.Mugur BLAN, Angela PLEA56Compactitatea acestor aparate este foarte mare.Fig. 2.30. Schimbtor de cldur din plci brazate care poate funcionaca vaporizator sau condensatorSchema de curgere a fluidelor n schimbtoarele de cldur brazate este prezentat nfigura 2.31.Fig. 2.31. Schema de curgere a fluidelor n schimbatoarele cu plcibrazateSchimbtoareledecldurcuplciavndcircuiteimprimatesuntrealizatedinplcimetaliceplane,avndgravatepesuprafacircuitefine(cca.1mm),prinmetodechimice.Plcilesuntasamblatenblocuriprinnclzireipresare,procedeudenumitisudaresubpresiune.Canalelesuntlegateladouperechidecolectoare,pentruaformadoucircuiteseparate. Din aceste plci se pot realiza condensatoare i vaporizatoare foarte compacte.n prezent aceste tipuri de aparate sunt n curs de perfecionare n special n Australiai Marea Britanie. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul572.2.4. Schimbtoare de cldur coaxialeAceste schimbtoare de cldur, de tipul celor prezentate n figura 2.32, sunt utilizaten special pentru lichide, fiind realizate din dou evi coaxiale. n cazul vaporizatoarelor, cndagentulfrigorificcirculprininterior,eavainterioarpoatesfieprevzutcunervuri,saupoatefinlocuitcumaimulteevi,situaiencareeavaexterioarareroluluneimantale.Ansamblul acestor evi este nfurat elicoidal pentru a mri suprafaa de transfer termic fr amri sensibil gabaritul aparatului.Fig. 2.32. evi i schimbtoare de cldur coaxialeSchimbtoarele de cldur coaxiale prezint urmtoarele avantaje:-performanedetransfertermicridicate,maialesdacseutilizeazevicusuprafee neregulate;-la sarcini termice egale, sunt mai puin masive dect construciile multitubulare;-curgerea i transferul termic se realizeaz n contracurent;-au o mare compactitate;-prezint o ncrctur redus cu agent frigorific.Dezavantajulcelmaiimportantpecarelprezint,lconstituiefaptulcnusepoaterealiza curarea dect prin splare chimic.Materialeleutilizatepentrurealizareaevilorlreprezintoelulialiajelecupru-nichel.Presiunilenominalemaximepotsatingvaloride1525bar,iartemperaturilemaxime sunt de 20140 C.Potfiutilizatecaicondensatoare,vaporizatoare,subrcitoare,prenclzitoare,desupranclzitoare, recuperatoare de cldur, etc.Mugur BLAN, Angela PLEA582.3. Vaporizatoarenoricemainfrigorific,vaporizatorulesteaparatulcareabsoarbeclduradinmediul rcit, realiznd efectul util al mainii. Din acest punct de vedere se poate considera ceste unul din cele mai importante aparate ale instalaiilor frigorifice i simplificnd, se poateconsiderachiarcrestulinstalaieinuaredectroluldeapermitentoarcereaagentuluifrigorific lichid n vaporizator.Existnumeroasetipuridevaporizatoare,nfunciededestinaiaacestora,totuiseremarc dou categorii importante:-vaporizatoare pentru rcitrea aerului;-vaporizatoare pentru rcirea lichidelor.Proiectareaialegereacorectavaporizatoarelorareoimportanmarepentrufuncionarea corect a instalaiilor frigorifice i pentru eficena acestora. Un vaporizator greitdimensionat poate s produc o scdere excesiv a temperaturii de vaporizare, iar la reducereaacesteia cu fiecare grad, corespunde i o reducere a puterii frigorifice cu cca. 34%. Acestaeste i motivul pentru care nu se poate disocia vaporizatorul de sistemul su de alimentare culichid.npractic,adeseafiecruitipdevaporizatoricorespundeunsistempropriudedestindere a agentului frigorific.2.3.1. Vaporizatoare pentru rcirea aeruluiAceste vaporizatoare pot s fie utilizate la fel de bine i pentru rcirea aerului i pentrurcireaaltorgaze.Atuncicndaerulconineumidiate(vaporideap),ladimensionareavaporizatoarelorsevaineseamadeacestlucru,deoarecelatemperaturialesuprafeeivaporizatorului peste 0C, dar sub temperatura punctului de rou, pe suprafaa vaporizatoruluisevadepuneumiditate,iardactemperaturasuprafeeidetransfertermicscadesub0C,aceastumiditatesevatransformanbrumsauzpad.Prezenazpeziipesuprafaavaporizatoarelor,esteunfenomenfoartefrecventiinflueneazconstruciaacestoraparate,n special mrimea pasului dintre aripioare.nfunciedemoduldecirculaieaaerului,vaporizatoarelepentrurcireaaeruluisempart n dou categorii:-cu circulaie natural;-cu circulaie forat. Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul592.3.1.1. Vaporizatoarele cu circulaie natural a aeruluiAceste aparate se pot monta pe tavanul camerelor frigorifice ca n figura 2.33, sau pepereiiacestora,canfigura2.34undeestereprezentatobateriedercirecueviliserespectiv n figura 2.35 unde este reprezentat o baterie de rcire cu evi avnd aripioare.Fig. 2.33. Rcitor de aer de tavan, cu circulaie natural a aeruluiFig. 2.34. Rcitor de aer de perete, cu circulaie natural a aerului ievi lise1 serpentin; 2 suport; 3 - bridMugur BLAN, Angela PLEA60Fig. 2.35. Rcitor de aer de perete, cu circulaie natural a aerului ievi avnd aripioare1 serpentin; 2 aripioare; 3 suport; 4 - bridAceste tipuri de vaporizatoare se utilizeaz atunci cnd se dorete o circulaie redus aaerului i o uscare pronunat a acestuia la temperaturi pozitive, de exemplu n camere pentrupstrareabrnzeturilor.Seutilizeazasemeneavaporizatoareipentrutemperaturinegative,de exemplu n cazul pstrrii produselor alimentare semipreparate sub form congelat, dar latemperaturi negative, este mai puin important umiditatea aerului.La construcia vaporizatoarelor de acest tip, pentru temperaturi pozitive (peste 2C) seutilizeazevicuaripioare.Coeficientulglobaldetransfertermicesteinfluenatdedistanadintrearipioare,dimensiunileacestorainumrulderndurideevipevertical.Valorileuzualentlnitenpracticsuntde510W/(m2K).Datoritvaloriireduseaacestuicoeficient,estenevoiesfiealesearipioarecueficientermicridicatisevorrealizasuprafee ct mai mari ale vaporizatoarelor, care vor lucra la diferene medii de temperatur,deasemenearidicate,ntre815C.Subacestevaporizatoaresevormontatvipentrucolectarea i evacuarea umiditii care se depune pe suprafaa de schimb de cldur.Laconstruciavaporizatoarelorpentrutemperaturinegative,seutilizeazevilise(netede), care permit o decongelare (degivrare) uoar. Coeficientul global de transfer termicare uzual valori ntre 1014 W/(m2K), iar diferenele de temperatur se situeaz ntre 510C.Ambeletipuridevaporizatoaresepotalimentacuagentfrigorificlichidprindetentdirectsauprinrecircularealichidului.Esteimportantcalungimileserpentinelorlegatenseriesnufiepreamare,deoarecenacestcazcrescmultpierderiledepresiune.Sepoaterealiza de asemenea alimentarea acestor aparate cu un agent intermediar de rcire (saramuri,sau diverse soluii de tip antigel). Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul612.3.1.2. Vaporizatoarele cu circulaie forat a aeruluiAcesteaparatesuntcelemairspnditepentrurealizareadeputerifrigorificendomeniul frigului comercial 1020 kW, sau industrial pn la cteva sute de kW. Exist maimulte tipuri de asemenea vaporizatoare:-baterii de rcire;-vaporizatoare de plafon;-vaporizatoare de perete;-vaporizatoare montate pe picioare.Schemadecurgereaaeruluiprintr-unrcitordeaercucurgereforat,asiguratdeventilatoare, este prezentat n figura 2.36.Fig. 2.36. Schema de curgere printr-un rcitor de aerBateriilederciresuntmontateninteriorulcanalelorpentrucirculaiaaeruluidincadrulsistemuluideventilaiealinstalaiilordecondiionareaaerului,alpompelordecldur, sau al tunelelor de congelare.Din punct de vedere geometric, elementele care definesc aceste aparate sunt:-suprafaa de transfer termic;-pasul dintre aripioare;-suprafaa frontal;-numrul de rnduri de evi pe vertical;-diametrul colectoarelor i modul de racordare a acestora la circuitul frigorific;-dimensiunile de gabarit;-masa aparatului gol.Din punct de vedere termic, elementele care definesc aceste aparate sunt:-coeficientul de transfer termic n funcie de viteza frontal de curgere a aerului;-pierderea de presiune n funcie de viteza frontal de curgere a aerului;-pierderea de presiune pe partea agentului frigorific n funcie de debitul acestuia.De cele mai multe ori, aceste vaporizatoare sunt prefabricate n uzin, ceea ce ofer oserie de avantaje:-sunt uor de caracterizat i de montat deoarece nu necesit nici un fel de pregtirisuplimentare;-pot fi utilizate la echiparea camerelor cu temperaturi pozitive sau negative;Caracteristicile constructive indicate de furnizori sunt:-tipul (de plafon, de perete, sau pe picioare);-dimensiunile de gabarit;-caracteristicile geometrice ale evilor i aripioarelor;-natura materialelor utilizate la evi i la nervuri;-tipul dotrilor suplimentare (carcas, tav colectoare pentru umiditate, dispozitivulpentru degivrare, protecia motoarelor i a ventilatoarelor);-dimensiunile racordurilor pentru intrarea i ieirea fluidelor;-masa aparatului, fr agent frigorific;-numrul i diametrul ventilatoarelor;Mugur BLAN, Angela PLEA62-puterea electric total a motoarelor de acionare a ventilatoarelor;-tensiunea i intensitatea curentului electric de alimentare.Caracteristicile tehnice indicate de furnizori sunt n general urmtoarele:-puterea frigorific realizat n anumite condiii de lucru date;-suprafaa de schimb de cldur;-volumulinterioralaparatului(necesarpentrucalcululncrcturiideagentfrigorific);-debitul de aer;-numrul i puterea rezistenelor electrice pentru degivrare.Vaporizatoarele de plafon sunt realizate n dou tipuri constructive:Vaporizatoarelecuunsingurfluxdeaersuntprezentatenfigura2.37,iarmoduldeamplasarenfigura2.38.Aerulesteaspiratprinparteadinspateaaparatului,estercitnvaporizator i apoi refulat peste produsele din camera frigorific. Ventilatoarele fie aspir prinvaporizator,fiesuflprinacesta.Aparateledeacesttipsuntplasatepetavan,aproapedeperei, ceeacepermiteevacuareauoaraapeiprovenitedindegivrare.nconsecinsepotutiliza n special pentru realizarea de temperaturi negative, dar i pentru temperaturi pozitive.Fig. 2.37. Vaporizator de plafon cu un singur flux de aerFig. 2.38. Modul de dispunere a unui vaporizator de plafon cu unsingur flux de aerVaporizatoarele cu dublu flux de aer sunt prezentate n figura 2.39. Aceste aparate aun componen dou baterii de rcire ntre care sunt amplasate ventilatoarele care aspir aeruliapoilrefuleazpestebaterii,trimindu-lastfelncamerafrigorific.ngeneral,aceste Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul63tipuri de ventilatoare se amplaseaz n mijlocul camerelor rcite, aa cum se observ n figura2.40,ceealefaceutilizabilenspeciallatemperaturipozitive.Ventilatoarelesuntprevzutecu deflectoare pentru asigurarea curgerii aerului.Fig. 2.39. Vaporizator de plafon cu dublu flux de aerFig. 2.40. Schema de amplasare a rcitoarelor de aer cu dublu fluxVaporizatoareledeperetesuntasemntoaredinpunctdevedereconstructivifuncional cu cele de perete, dar se monteaz pe pereii camerelor frigorifice, astfel nct s nustnjeneasc manipularea produselor depozitate. Un asemenea rcitor de aer este prezentat nfigura 2.41.Fig. 2.41. Vaporizator de pereteMugur BLAN, Angela PLEA64Vaporizatoarelemontatepepicioaresuntdestinatenspecialinstalaiilorindustriale.n cazul instaliilor de tip comercial, de obicei sunt montate lng perete. Aa cum se observn figura 2.42, sunt construite dintr-o baterie prin care aerul circul vertical, de jos n sus. nparteainferioar,lanivelulpicioarelordesusinere,segseteotavpentrucolectareaapeidin degivrare, iar n partea superioar se monteaz unul sau mai multe ventilatoare. Deasupraacestora se monteaz un sistem de ghidare a aerului fie direct spre produse, fie printr-un tavanfals.Semonteazpesol,nzonencaresnumpiediceaccesullaproduce,saunnielecamerelor de mari dimensiuni i pot fi utilizate pentru realizarea oricror temperaturi, pozitivesau negative.Fig. 2.42. Vaporizator montat pe picioarenfigura2.43esteprezentatmodulncaresepoateutilizaunrcitordeaercucirculaieforatntr-unaparatpentrucondiionareaaerului.nasemeneaaparatenaintearcitorului,petraseeleaeruluisemonteazfiltre,iardupbateriadercireseamplaseazventilatorul care de regul este centrifugal.Fig. 2.43. Aparat pentru condiionarea aerului Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul65O categorie particular de rcitoare de aer o reprezint vaporizatoarele echipamentelordercirecasnicesaucomerciale.Dinpunctdevederetehnologic,acesteaserealizeazdinplcidealuminiupresatelacald.nprealabil,peacesteplcisuntdesenatecuovopseaspecial traseele de curgere ale agentului frigorific. La presare, n zonele vopsite plcile nu selipesc. Ulterior utiliznd ulei sub presiune, zonele vopsite se gonfleazi realizeaz canaleledecurgerepentruagentulfrigorific.nfigurile2.442.49suntprezentatectevamodeledevaporizatoare,cuunulsaudouniveledetemperatursczut,pentrufrigideresaucongelatoare casnice, respectiv comerciale.Fig. 2.44. Vaporizator pentru frigider casnicFig. 2.45. Vaporizator cu dou nivele de temperatur sczutMugur BLAN, Angela PLEA66Fig. 2.46. Vaporizator de tip casnic, montat ntr-o camer rcitFig. 2.47. Diverse tipuri de vaporizatoare pentru echipamentefrigorifice casnice sau comercialeFig. 2.48. Vaporizator pentru congelatoare cu plci Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul67Fig. 2.49. Vaporizator pentru congelatoare cu plci pregtit pentrulivrareVaporizatoareleeutecticereprezintocategoriemaipuin rspndit,ncareclduraestepreluatdelaspaiulrcitdeunamesteceutectic.Acestamestec,datoritclduriipreluate trece din starea solid n stare lichid.Fig. 2.50. Vaporizator cu plci eutecticeMugur BLAN, Angela PLEA68Fig. 2.51. evi eutectice2.3.1.3. Alimentarea cu agent frigorificAlimentareacuagentfrigorificavaporizatoarelorsepoaterealizanprincipalntreimoduri:-prin detent direct;-circulare prin termosifon;-recircularea forat.n cazul utilizrii amoniacului ca agent frigorific, se utilizeaz mai rar detenta direct,datorit posibilitii contaminrii aerului cu amoniac.Detenta direct se realizeaz cu ajutorul detentoarelor termostatice, ca n figura 2.52.Acesteaparateasigurlaminareaagentuluifrigorificimeninereauneisupranclziriconstante (47C) a agentului frigorific, la ieirea din vaporizator. n ultimii ani se utilizeazdin ce n ce mai mult detentoare electronice. n ambele situaii, problema const n umplereactmaibunabaterieicuagentfrigorific,daricumeninereacondiiilordemaximsiguran din punct de vedere al funcionrii compresorului.Fig. 2.52. Schema dispozitivului de alimentare a vaporizatorului prinventil termostatic Instalaii frigorifice. Construcie, funcionare i calcul69Trebuie avute n vedere urmtoarele probleme:-Sensuldecirculaietrebuiesfiencontracurentastfelnctaerulmaicaldsntlneascagentulfrigorificceiesedinvaporizator,pentrua-iasigurasupranclzirea;-Numrulcircuitelormontatenparaleltrebuiesfieastfelnctpentrudebitulnominaldeagentfrigorific,cdereadepresiunesnudepeascechivalentula2C.Deasemeneavitezadecurgeretrebuiesfiesuficientdemarepentruaasigura rentoarcerea uleiului n compresor;-Dac se utilizeaz un distribuitor de lichid, pentru alimentarea tuburilor capilare delungime egal (obligatoriu), trebuie s se in seama c laminarea (destinderea) seproducenmaimulteetape,datoritcderilordepresiunepeventilulelectromagneticidetentorulpropriu-zis(1-2),pedistribuitoruldelichid(2-2')ipetuburilecapilare(2'-3).Laieireadinvaporizator,agentulesteuorsupranclzit (4).Circulaiaprintermosifonaagentuluifrigorific(autorecirculare,saurecircularenatural) este prezentat n figura 2.53. Particularitile constructive sunt urmtoarele:-circuitele prezint cderi de presiune reduse;-distribuitoareleicolectoareleasigurovitezdecurgeremic,nvederearealizriiuneibunedistribuiiaagentuluifrigoric,inclusivncondiiileuneisarcini termice ridicate;-ncazulutilizriiamoniacului,seasigurpurjareauleiuluinpunctelecelemaijoase;-nlimeadintrebutelie(separatordelichid)ibaterietrebuiesfiesuficientdemare pentru a asigura o bun alimentare cu lichid.Fig. 2.53. Schema sistemului de circulaie prin termosifonRecircularea forat a agentului frigorific cu ajutorul pompelor este prezentat n treivariante,nfigura2.54.Seutilizeazatuncicndpecircuitulagentuluifrigorificprinvaporizator(vaporizatoare)seproducmaricderidepresiune(deexempludaccircuitelesuntlungi).Raportulderecirculareestedefinitcaraportuldintredebitulcirculatdepomp(carealimenteazvaporizatorul)idebituldeagentcarevaporizeazefectiv,deoarecenacestesituaiivaporizareaesteincomplet.Celetreivariantederecirculareaagentuluifrigorific prezentate sunt urmtoarele:-Alimentareaprinparteadejosabateriei,permitengeneralobunumplereavaporizatoruluiiunraportderecircularemediu24,darnecesitoncrctursemnificativdeagentfrigorificisepotproducecontrapresiunihidrostaticeMugur BLAN, Angela PLEA70importante,carepotconducelaotemperaturdevaporizarecuctevagrademaimare dect cea din separatorul de lichid;-Alimentareaprinparteadesusabateriei,permitereducereacantitiideagentfrigorific din circuit, dar necesit un grad de recirculare mai mare dect n situaiaanterioar,sauodistribuiefoarteatentaagentuluifrigorificnserpentinelebateriei.Efectulpresiuniihidrostaticeestemairedusdectncazulanterior,decitemperatura de vaporizare va fi mai apropiat de cea din separatorul de lichid;-Alimentarea