subiecte frigorifice
TRANSCRIPT
1. Inlocuirea agentilor frigorifici neecologici / actiunea ag frigorifici asupra mediului
2.Ameliorari ale ciclului teoretic intr-o treapta
3. Inst in 2 trepte cu o laminare si racire interm incompleta
1. Inlocuirea agentilor frigorifici neecologici
Pornind de la impactul nedorit asupra mediului, reglementarile interna au condus la limitarea si chiar
interzicerea productiei si utilizarii acestor subst.
Initial au fost vizati freonii de tip CFC, ulterior cei de tip HCFC, pt ca in prezent sa se puna problema
limitarii utilizarii si a freonilor de tip HFC. Ca urmare a aparut o noua orintare asupra utilizarii agentiilor
de lucru astfel agentii cu R11 si R12 au fost substituiti cu agentii simpli componenti R122 si R134, care au
actiune redusa si chiar nula asupra diminuarii stratului de ozon din atmosfera. Aceasta alternativa este
atractiva, deoarece substituentii au proprietati similare cu agentii de inlocuit, iar schimbariile ce au loc
direct pe inst existente se realizeaza cu min de investitie. Pentru alti agenti nu s-au putut gasi insa agenti
simpli componenti cum ar fi si cazul lui R502, ce se poate inlocui cu un amestec de R115 si R22, sau in
unele cazuri doar cu R22, care este un agent de inlocuire temporar in conformitate cu legislatia
internationala.
Prin amestecarea a 2 sau 3 freoni puri se obtin noi substante mai bine adaptate aplicatiei frigorifice
dorite. Aceste amestecuri pot avea un comportament termodinamic cu un corp pur, adica schimbare de
faza decurge izobar si izoterm sau prezinta o diferenta de temp in timpul schimb de faza. Primele
amestecuri se numeau ateohope, iar celelalte sunt denumite zeotrope. Utilizarea amestecurilor poate
genera aspecte nedorite mai ales in cazul scurgerilor inspre ext, a agentului de lucru in caz accidental.
Substitrantii freonului R22 pot fi R134a, R290, R744 si amoniacul. Nici una din aceste subst nu poate
substituii eficient R22, prezentand o putere frigorifica specifica sau o presiune de saturatie diferia,
restrictii de aplicare sau exigente speciale in conceperea inst.
In inst noi pt anumite aplicatii, R143a este un bun substituent, avand o presiune si o temperatura de
refulare din compresor mai redusa, dar si o putere frigorifica specifica inf, necesitand o cilindree mai
mare a compresorului.
Amest zeitope de HFC sunt considerate substituenti pe termen scurt. Dintre fluidele nat, amoniacul este
cel mai bun subst al R22, avand prop termodinamice sau coef ridicati de transfer termic si un coef de
performanta cel putin la fel de bun pt multe aplicatii cu puteri frigorifice mari. Este ieftin si ecologic.
R744 este un substituent pt toti ag frig fiind utilizat atat la temp scazute cat si ridicate. Este accesibil, are
un pret redus si nu prezinta impact asupra ozonului, iar potentialul de incalzire este neglijabil.
Presiunea de saturatie crescuta si coef de comprimare izoterma crescuta sunt inconveniente de luat in
considerare. Utilizarea ag frig NH3, CO2, hidrocarb nat, pt aplicarea industriale din climatizare sau din
frigul alim si casnic este o sol posibila.
Sunt cazuri in care exista mai multe optiuni pt ag frig altern si se pune problema alegerii variantei
corecte. Se impune deci o noua conceptie in realizarea sistem frig: sa fie executate cat mai etans cu
agentii frig cu un potential redus de incalzire a atmosf, dar si cat mai eficente energetic.
1’. Actiunea agentilor frigorifici asupra mediului
Poluarea mediului reprez. Un pericol major pt tot ce inseamna viata care consta in dezechilibrul ce a
inceput ca se produca la scara intregi planete.
Term. de polunat = orice subst. in stare l, s, g, micro-oganisme, sunete, radiatii, care modifica starea
naturala a mediului.
Protectia mediului incojurator constituie o conditie fundamental a dezv. durabile a societatii si are dpret
scop pastrarea echilibrului ecologic, mentiunea si ameliorarea factorilor naturali, prevenirea si
combatarea poluarii, dezvoltarea valorilor naturale, asigurarea conditiilor de viata si de munca tot mai
bune pt generatiile prezente si viitoare si se refera la totalitatea actiuniilor, mijloacelor si masurilor in
acest scop.
Atmosfera reprez. Aerul care incojoara supraf. Terestra, excesiv aerul din interiorul unei cladiri sau
dintr-un spatiu subteran.
Unul din componentii minori ai atm. Ozone are o imp. Deosebita in mentionarea echilibrului ecologic. El
este distribuit in principal intre stratosfera 85-90% su troposferica. Etice peturbarea a ozonului
atmospheric are efecte directe si indirecte asupra vietii, dar problematica formarii si mentinerii stratului
de ozon al pamantului reprez. O preocupare prioritara a tuturor tarilor din lume. Agentii de lucru
scapati din inst. Frig. In timpul functionarii normale ( la umplere/golire sau accidentale avarii) se
acumuleaza in cantitati importante in zona inalta a stratosferei. Acolo prin descompunerea catalitica ,ei
pot provoca distrugerea partial a stratului de ozon, care in mod normal filtreaza radiatiile solare,
ultraviolet, periculoase pt. vietuitoarele si plantele de pe pamant. In plus agentii frigorifici pot contribui
la incalzirea atm. Terestre ca gaze cu efect de sera. Inf. Neg. ale agentilor frigorifici , in special ale
freonilor asupra mediului ambient pot fi sintetizate prin cele doua efecte diminuarea stratului de ozon
atmosferic si contributia la incalzirea atmosferei prin efect de sera la nivel planetar, de aceea agentul
frigorific trebuie ales a.i. sa aiba potentialul de distrugere a ozonului atm (ODP) nul si potentialul global
de incalizre a atm (GWP) redus.
Dupa actiunea poluanta asupra mediului inconjurator prin prisma protocolului de la Montreal 1987 si a
amendamentelor anterioare pt oznul atm si a prot de la Chioto 1997 pt. efectul de sfera agentii frigorifici
se pot clasifica astfel.
Cu actiune puternic distructiva asupra stratului de ozon atm si cu amplificare importanta a
efectului de sera asupra scoartei terestre: freonii avand prezenti in molecula atomul de Br sau
Cl de tip CFC (Cloro Floro Carbon)
Cu actiune redusa asupra strat. De ozon atm si au amplificare moderata de efect de sera: freoni
avand present H in molecula de tip HCFC (hidro cloro floro carbon)
Inofensivi asupra stratului de ozon cu amplificare redusa a efectului de sera: freoni neavand nici
Br/Cl in molecula de tip HFC( hidro floro carbon)
Inofensivi asupra stratului de ozon fara amplificare a efectului de sera ammoniac, CO2,
hidrocarburile naturale.
Al doilea efect al freonilor asupra mediului ambient anterior a condus la introducerea unei clasificari a
agentilor frigorifici dupa contributia lor la incalzirea atm terestre. Respectarea acestei contributii
specific la efectul de sera terestru se face atat la R11 (cel mai nociv freon si dpdv al distrugerii stratului
de ozon cat si la CO2)
Plasarea freonilor pe un nedorit loc 3 in randul gazelor cu efect de sera se explica prin capacitatea lor
foarte mare de absorbtie a razelor.
In cazul inst frig suplimentar cu aciunea directa la ef de sra din cauza scaparii agentilor in atmosfera mai
trebuie considerate si actiunea indirecta la incalzirea prin cantitatea de CO2 degajata in atmosfera in
timpul producerii de energiei a inst. De regula mult mai mare decat actiunea directa asociata.
Pe masura cresterii cant de agent frig din inst si ponderea actiunii directe.
2. Ameliorari ale ciclului teoretic intr-o treapta
Cele mai simple inst cu comprimare intr-o treapta sunt utilizate pentru scaderea temp pana la -20 <-> -
300 C. Pentru a se obtine temperaturii mai joase eficente frigorifice nule sau conditii de funct mai bune,
se recurge la perfectionarea ciclului prin:
-> subracirea ag inainte de laminare, supraincal vap aspirati in compresor, montarea separatorului de
picaturi, introducerea schimb de caldura.
-> subracirea lichidului, imbunatatirea economicitatii inst intr'o treapta de comprimare se poate obt prin
introducerea in schema inst a unui schimb de caldura, denumit subracitor care are rolul de a reduce
temp ag frigorific condensat sub temp de condensare.
In acest mediu, se liminueaza influenta negativa a inversibilitatii procesului de laminare, adica se
micsoreaza pierderea Δπ2 asupra ef frig a ciclului.
Din fig se remarca faptul ca dupa condensarea agentului in condensatorul “C,, lichidul este subracit (
izobar 3-3’ ) in subracitorul “SR,, unde temp scade cu ΔTSR = TC – TSR , urmand laminarea pt 3’4’ dupa care
procesele se desfasoara ca si in ciclul fara subracire, intrucat izobarele in domeniul lichid sunt apropiate
de curba de saturatie a lichidului X=0, procesul de subracire 33’ poate fi reprez in diagrama TS suprapus
peste aceasta curba.
Influenta subracirii poate fi evidentiata doar daca puterea frig specifica a ag este data de relatia:
q0’= i1 – i4’ =i1 - i4 + i4 – i4’ = q0 – Δq0
Δq0 -> cresterea puterii frig specifice datorita subracirii
q0 -> puterea frig specifica a ag in cazul ciclului fara subracire
Sarcina termica in procesul de SR:
qSR = i3 – i3’ = i4 – i4’ = Δq0
Eficienta frig a ciclului se imbunatateste
ε’f =
=
=
(
) (
)
= cresterea relativa a puterii frigorifice specifice subracirii
Subracirea ag in cazul inst cu amoniac se realizeaza cu ajutorul apei de racire de la retea, iar in cazul inst
functionand cu freon se recurge la subracirea regenerativa.
3. Inst in 2 trepte cu o laminare si racire intermediara incomplete
Vom desena schema si ciclul teoretic unde vom reprez si ciclul echivalent intr-o treapta ( compresia si
condensarea)
In principal inst contine aceleasi elemente constructive ca si in cazul inst intr-o treapta cu deosebire ca
sunt montate 2 compresoare si k1si k2 intre care este amplasat un racitor intermediar Ri.
Procesele functionale sunt urmatoarele:
1-2 comprimare izotropica in prima treapta a compresorului k1 de la presiunea P0 pana la pres
intermediara Pi,
2-3 racirea izobara la presiunea Pi sub actiunea apei de racire in racitorul Ri de la temp t2 pana la t3=t4.
Racirea este incomplete intrucat tc>til care reprezinta tempt de vaporizare la presiunea Pi.
3-4 comprimare izotropica, in treapta a doua a compresorului k2 de la presiunea Pi pana la presiunea Pc
4 4`-5 racirea izobara, condensarea izobara izotermica in condensatorul C
5-5` subracirea izobara in subracitorul SR
5`-6 laminarea in ventilul de laminare UL, care determina scaderea presiunii de la Pc la P0 si implicit a
temperaturii de la tc la t0
6-1 vaporizarea izobara-izotermica in vaporizatorul E
Marimile caracteristice ale ciclului sunt:
Puterea frigorifica specifica a agentului q0 =i1-i6
Lucrul mecanic specific de comprimare in prima treapta l1=i2-i1
in treapta a doua l2= i4-i3
Al ciclului cu 2 trepte l=l1+l2=i2-i1+(i4-i3)
Economia de lucru nec in rap cu coresp intr-o treapta ∆l=i2`-i1-(i2-i1)-(i4-i3)=i2`-i4-i2-i3
Eficienta fig a ciclului
ἐf2 = g0/2=(i1-i6)/(i2-i1)+(i4-i3)> ἐf1= (i1-i6)/(i2`-i1)
Eficienta fig. εf2 a ciclului in 2 trepte este mai mare cu 3 pana la 5% decat eficienta frigorifica εf1
ciclului intr-o treapta datorita micsorarii lucrului mecanic consumat cu ∆l = aria 22`432. Totodata se
reduce temp de la sf compresiei cu efect favorabil asupra conditilor de functionare a compresorului, dar
aceasta reducere este doar de 10-20 grade C fata de temp. coresp comprimata intr-o singura treapta din
acest motiv ciclul prezentat este recomandat pt temp de vaporizare de pana la -40 grade C iar la temp
mai scazute se recurge la ciclul cu racire intermediara completa.