tehnica frigorifica

UTILAJ FRIGORIFIC

Conţinutul disciplinei:

Prelegeri – 24 oreLucrări de laborator - 6 ore

Proiect de curs

Evaluarea activităţii:Curentă – prezentarea a proiectului de

curs. Evaluarea curentăFinală – examen

Tematica disciplinei

Prelegeri

Capitolul 1 (4 ore). Introducere. Rolul şi importanţa utilajului frigorific.

Capitolul 2 (4 ore). Aspectele fizice ale răcirii artificiale.

Capitolul 3 (4 ore). Bazele termodinamice şi procesele de lucru ale maşinilor frigorifice.


Prelegeri

Capitolul 4 (4 ore). Construcţia compresoa-relor frigorifice, a schimbătoarelor de căldură şi a utilajului auxiliar.

Capitolul 5 (4 ore). Construcţia construcţi-ilor frigorifice, sistemele de refrigerare ale frigiderelor staţionare şi de transportare

Capitolul 6 (4 ore). Bazele proiectării şi exploatării a instalaţiilor frigorifice.


Seminare

Tema 1 (2 ore). Calculul depozitelor frigorifice. Determinarea capacităţilor şi a suprafeţelor camerelor frigorifice. Calculul izolaţiei.

Tema 2 (2 ore). Calculul consumului de frig şi determinarea sarcinii asupra utilajului tehnologic.

Tema 3 (2 ore). Calculul termic al instalaţiei frigorifice.

Cerinţele de cunoaştere a disciplinei

Specialistul trebuie să cunoască:1. Rolul şi importanţa utilajului frigorific,

concepţia lanţului frigorific continuu.2. Aspectele fizice ale răcirii artificiale, metodele

de obţinere a gheţii, caracteristicile agenţilor frigorifici.

3. Bazele termodinamice şi procesele de lucru ale maşinilor frigorifice, proprietăţile maşinilor frigorifice de diferite tipuri.

4. Structura şi principiul de lucru a compresoa-relor frigorifice, schimbătoarelor de căldură şi a utilajului auxiliar.


Specialistul trebuie să cunoască:

5. Structura şi principiul de lucru a utilajului frigorific tehnologic pentru prelucrarea termică şi păstrarea produselor alimentare.

6. Construcţia frigoriferilor, sistemele de răcire ale frigiderelor staţionare şi de transportare.

7. Bazele proiectării şi exploatării instalaţiilor frigorifice.


Specialistul trebuie să poată:

1. Să organizeze funcţionarea tehnicii frigorifice, alege regimurile optime de exploatare a acestei tehnici.

2. Să efectueze calculul ciclului teoretic a maşinii frigorifice cu vapori cu o singură treaptă.

3. Să proiecteze depozite frigorifice, să selecteze pentru ele utilaj frigorific.

4. Să utilizeze în practică realizările tehnicii în domeniul utilajului frigorific.

1. Introducere

1.1. Rolul şi importanţa tehnicii frigorifice.

1.2. Terminologia.

1.3. Istoria dezvoltării tehnicii frigorifice.

1.4. Domeniul de utilizare a frigului în diverse

domenii ale vieţii şi economiei.

1.5. Lanţul frigorific neîntrerupt.

1.6. Caracteristicile elementelor lanţului

frigorific staţionar sau de transportare.

1. Tehnica frigorifică studiază procedeiele de obţinere şi utilizare a frigului.

2. O semnificaţie importantă şi vitală pentru om frigul artificial îl are pentru scopurile producerii şi păstrării alimentelor.

3. Tehnica frigorifică se utilizează în diverse procese tehnologice de producere chimică, energetică, de prelucrare a fierului şi în alte domenii ale economiei.

4. Frigul se foloseşte larg pentru condiţionarea aerului, lichefierea gazelor, în construcţii şi în tehnica cosmică.

5. În toată lumea o mare dezvoltare pentru scopurile asigurării cu energie termică au primit-o pompele termice, care funcţionează după principiul ciclului frigorific invers.

TERMINOLOGIA DE BAZĂ A TEHNICII FRIGORIFICE

Ţeavă de vârtejuri – aparat pentru repartizarea fluxului de gaze cu ajutorul efectului RANK în porţiunile rece şi fierbinte.

Termenul admisibil a păstrării frigorifice – termenul, în decursul căruia alimentele corespund testelor de calitate fixate.

Congelare – evacuarea căldurii din materia primă şi din alimente prin micşorarea temperaturii mai mici decât cea crioscopică, la cristalizarea unui anumit volum de apă, care se conţine în ea.

Evaporator – evaporatorul maşinii frigorifice pentru fierberea agentului frigorific.

Condensator – schimbătorul de căldură al maşinii frigorifice, care serveşte pentru evacuarea căldurii de la agentul frigorific condensator în mediul ambiant.


Temperatură crioscopică – temperatura iniţială a procesului de congelare.

Generator de gheaţă – aparat sau agregat pentru producţia gheţii artificiale.

Dispozitiv frigorific – dispozitivul, care produce răcirea artificială fără maşina frigorifică.

Refrigerare – evacuarea căldurii din obiectele de refrigerare prin micşorarea temperaturii lor nu mai mică decât cea crioscopică.

Durata congelării – timpul, necesar pentru micşorarea temperaturii centrului termic al produsului de la cea iniţială la cea finală.


Regimul depozitării frigorifice – totalitatea condiţiilor de păstrare frigorifică a materiei, care influenţează asupra calităţii lor (temperatura, umiditatea relativă, intensitatea circulării aerului şi compoziţia mediului).

Aparat de congelare rapidă – aparatul de congelare rapidă a alimentelor.

Agentul refrigerent – substanţa pentru evacuarea căldurii din obiectele supuse răcirii şi transmiterea ei agentului frigorific.

Cameră frigorifică – camera cu răcire artificială.


Maşină frigorifică – maşina, care efectuează transportul de căldură de la nivelul inferior de temperatură la altul mai superior, cu scopul răcirii.

Maşină frigorifică de absorbţie – maşina frigorifică utilizatoare de căldură cu aplicarea absorbţiei şi desorbţiei.

Maşină frigorifică de compresiune cu gaze – maşina frigorifică de compresiune, în care agentul frigorific cu gaze îşi menţine starea de agregare.

Maşină frigorifică de compresiune – maşina frigorifică, în care ciclul frigorific se efectuează cu ajutorul compresorului mecanic.


Maşină frigorifică de compresiune cu gaze – maşina frigorifică, în care agentul frigorific modifică starea de agregare.

Maşină frigorifică cu ejector de abur – maşina frigorifică de alimentare termică, cu aplicarea ejecţiei agentului frigorific.

Maşină frigorifică alimentată cu căldură – maşina frigorifică, în care ciclul frigorific se efectuează din contul aportului de căldură.

Prelucrarea frigorifică – prelucrarea materiei prime şi produselor alimentare prin răcire, îngheţare, supraîngheţare, dezgheţare sau combinării lor.


Tehnică frigorifică – ramura tehnicii, obiectul căreia îl constituie răcirea artificială.

Tehnologia frigorifică – ramura ştiinţei şi tehnicii, care asigură prelucrarea frigorifică, şi păstrarea frigorifică a materiei prime şi a produselor alimentare.

Instalaţia frigorifică – ansamblu maşinilor frigorifice şi utilajului adăugător, aplicat la răcirea artificială.

Reţea frigorifică – ansamblul mijloacelor tehnice pentru păstrarea produselor alimentare la temperatură joasă, de la etapa producerii până la cea de consumare.


Frigider – construcţie sau dispozitiv cu o singură sau cu câteva camere frigorifice, pentru prelucrarea sau păstrarea obiectelor de răcire.

Depozitare frigorifică – păstrarea materiei prime şi produselor alimentare, supuse prelucrării frigorifice la temperatura fixată a mediului din cameră.

Agent frigorific – agentul de lucru al ciclului frigorific.

Agregat frigorific – agregatul, compoziţia căruia constă din elemente de bază constructive şi elemente auxiliare ale maşinilor frigorifice.

Ciclu de răcire – ciclul termodinamic, utilizat în tehnica frigorifică de răcire.


Compresor de răcire. Compresor pentru circulaţia şi compresiunea agentului frigorific.

Compresor de răcire fără presgarnitură. Compresor frigorific cu motor electric montat, cu racord exterior pe piesele carcasului.

Compesor de răcire etanş. Compresor frigorific cu motor electric în carcasă etanşă.

Compresor de răcire cu presgarnitură. Compresor frigorific cu etanşarea capătului arborelui motor.

Transport frigorific. Mijloace tehnice pentru transportarea produselor alterabile la temperaturi joase.

Istoria dezvoltării tehnicii frigorifice

Etapele de bază (după V. Brodeanski):

1. Asimilarea iniţială a frigului (din timpurile străvechi până la sfârşitul secolului XVIII).

2. Originea fizicii experimentale a temperaturilor joase (începutul secolului XIX).

3. Primele descoperiri ale tehnicii frigorifice (mijlocul secolului XIX).

4. De la tehnica cu temperaturi joase la cea criogenică (sfârşitul secolului XIX – începutul secolului XX).

5. Dezvoltarea modernizată a tehnicii frigorifice (mijlocul secolului XX).


Omul a început să utilizeze răcirea naturală:

1. Frigiderul primitiv (beciul cu îngheţ veşnic).

2. Utilizarea gheţii de munte (menţionarea în Noua povaţă, despre Vecea Romă).

3. Utzlizarea zăpezii pentru păstrarea produselor şi pentru climatizarea primitivă a aerului (informaţii despre Hipocrate, Cruciadă,Califatul arab, ş. a.).

4. Utilizarea gheţii pregătită iarna (începutul secolului XX).


Depozit de gheaţă

pentru

fermentaţia şi

păstrarea berii


Primii paşi de răcire artificială

Egiptul Antic (2500 ani î.e.n.)

Răcirea apei potabile prin evaporare (cu 10-15 ºC)


Utilizarea amestecurilor saline

Secolul IV p.e.n.. Manuscrisul indian „Pancatantram”: Apa se răceşte dacă în ea este adăugată sare.

Secolul XII e.n. Califatul arab: metodele de obţinere a gheţii prin utilizarea gheţii.

Anul 1550 – medicul Blas Vilafranc a menţionat despre procesul de răcire a vinului şi apei cu ajutorul nitratului de porasiu (prima indicaţie ştiinţifică de utilizare a tehnicii frigorifice).

Anul 1550 – Babtisto Port a utilizat pentru îngheţare amestecul de nitrat de potasiu cu zăpadă.

Începutul secolului XVII – Frensis Becon a dedus câteva formule de amestecuri de răcire.


Experienţa lui M. Pikte (anul 1740). Rolul radiaţiei

1. – recipient cu apă fierbinte;

2. – termometru;

3. – recipient cu gheaţă.


Termometria şi căldura

Термоскопы:

Filon Alexandriiskii (I-II p.e.n.)

Galileo (1597 a., Piza)


Premize teoretice

1662 – Robert Boil deduce legea legăturii dintre presiune, volum şi temperatură.

1665 – a fost publicată lucrarea lui Robert Boil, care conţinea bazele teoretice de obţinere a frigului.

1676 – Mariot experimental dovedeşte teoriile lui Boil.

1685 – Filip Lahir a obţinut ghiaţa din apă în recipientul, umezit la exterior cu amoniac.

Sfîrşitul secolului XVII – începutul secolului XVIII – invenţia termometrelor de G. Farengheit, J. Delili, R. Reomiur şi Celsius.


Lichefierea gazelor (primii agenţi refrigerenţi)

1780 – G. Monj şi L. Klue, lichefierea SO2 cu ajutorul amestecului salin.

1787 – M. Van-Marum, lichefierea NH3 la temperatura camerei şi presiunea 0,6 МПа (prin compresiunea cu mercur în retorta de sticlă).

1823 – iniţierea experienţelor lui M. Faradei de lichefiere a gazelor cu utilizarea temperaturilor joase, presiunilor înalte şi reacţiilor chimice (CI2,, H2S, NO2, CO2).

1840 – K. Tilor, lichefierea gazelor sub presiune (dioxid de carbon la temperatura – 790C).



Primul dispozitiv al lui M. Faradei pentru

lichefierea gazelor:

A – cuvă pentru încălzirea capătului fierbinte al tubului;

B – recipient cu amestec de răcire



Instalaţia Тилорье pentru lichefierea gazelor

sub presiune


Noile metode de răcire

1755 – W. Kuplen ştiinţific a argumentat, dar în 1777 – Nern a demonstrat, că în condiţiile de vacuum apa îngheaţă.

1788 – E. Darvin (bunelul lui C. Darvin) a obţinut răcirea aerului la dilatarea lui rapidă.

1834 – Pelitie a inventat principiul, care a stat la baza elaborării termoelectrice a maşinilor frigorifice.

1852 – Djoul şi Tomson, descoperirea efectului de strangulare (străpun gerea gazului prin orificiul îngust).


Sistemele şi maşinile frigorifice

1834 - Djekob Perkins a patentat sistemul de compresiune cu aburi de obţinere a gheţii cu eter etilic.

1850 – DJ. Gorri inventează maşina de obţinere a gheţii cu dilatarea aerului în detentor

1 - compresor;

2 - instalaţia de răcire a aerului comprimat;

3 - detentor;

4 - cuvă pentru obţinerea gheţii cu soluţie de sare;

5 - cuvă pentru îngheţarea apei în recipient;

6 - cuvă cu soluţie de sare şi detentor



1852 – Lord Kelivin a elaborat bazele utilizării maşinii termice pentru încălzirea încăperilor (termopompă).

1860 – inginerul francez F. Karre a inventat dispozitivul pentru obţinerea gheţii, bazat pe evaporarea amoniacului în rezultastul încălzirii externe.

1871 – Telie a construit maşina, care funcţionează cu eter metilic.

1874 – Karl fon Linde, profesorul instituţiei superioare politehnice din Miunhen, a inventat maşina frigorifică de compresiune cu aburi.



Compresorul Linde vertical cu amoniac

(ca sa se evite scurgerea amoniacului prin cutia de etanşare, sub pistoane se află lichidul de blocare – uleiul, iar hota f serveşte pentru compensarea schim- bării nivelului de ulei la funcţionarea pistoanelor).



1910 – Leblan construieşte prima maşină frigorifică cu ejector de abur după brevetul din anul 1884

1911 – „General Electric” a început producerea maşinii frigorifice „Odifren” pentru frigiderele obişnuite şi frigiderele comerciale.

1928 – este descoperit refrigerentul CFC (Chlorofluorocarbon) în laboratoarele General Motors Research Lab.

1961 – compania Toshiba pentru prima dată scoate în mase producerea climatizoarelor, compuse din două blocuri: exterior şi interior



Monitor Top frigider obişnuit cu compresor electric, USA, 1934



Carrier aparat de condiţionare de fereastră ,

USA, 1929



Frigul în sectorul alimentar

Domeniile principale de utilizare a frigului în sectoarele producerii agricole:

• Prelucrarea primară a materiei prime de origine animală şi vegetală;

• Păstrarea pe termen scurt înainte de prelucrare;

• Răcirea preventivă înainte de transportare şi păstrare;

• Păstrarea îndelungată în locurile de producere;

• Prelucrarea şi mica producţie de mărfuri în gospodăriile fermiere

1. Industria produselor de carne şi industria de prelucrare a cărnii de pasăre

Prelucrarea cărnii (răcirea, păstrarea la ger, congelarea şi păstrarea cărnii şi produselor din carne);

Prelucrarea cărnii de pasăre (răcirea după opărire şi înlăturarea penelor, îngheţarea, păstrarea în formă răcită şi congelată)

2. Industria peştelui

Răcirea, îngheţarea prematură, congelarea şi păstrarea peştelui şi produselor din peşte


3. Industria laptelui

Răcirea laptelui (iniţială şi după pasteurizare), păstrarea în formă răcită;

Răcirea produselor lactate acre şi a brînzeturilor;

Producerea untului (răcirea, maturaţia şi malaxarea frişcă), păstrarea;

Producerea caşcavalurilor (maturaţia şi păstrarea);

Producerea îngheţatei (congelarea amestecului, călirea, păstrarea).


4. Industria conservelor

Păstrarea materiei prime până la prelucrare;

Congelarea produselor de legume, fructe şi pomuşoare,

Producţia sucurilor (limpezirea, crioconcentrarea);

Producţia dulceţei şi gemului (congelarea preventivă a fructelor şi pomuşoarelor)

5. Industria produselor zaharoase

Răcirea semifabricatelor şi produselor finite,

Prelucrarea materiei prime înainte de prelucrare;

Congelarea şi păstrarea îndelungată a produselor.


6. Industria vinicolă

Răcirea şi sedimentarea mustului;

Reglarea temperaturii la fermentaţie,

Răcirea şi stabilizarea vinului;

Concentrarea prin îngheţarea mustului şi vinurilor

7. Industria berii

Răcirea şi maturarea berii, păstrarea producţiei finite, hameiului şi drojdiei


Domeniul de utilizare a frigului în comerţ şi alimentaţia publică:

Păstrarea materiei prime şi produselor alimentare;

Păstrarea îndelungată în frigiderele staţionare de distribuire,

Păstrarea pe termen scurt în camere mici de refrigerare,

Răcirea băuturilor,

Păstrarea produselor răcite şi congelate, semifabricatelor şi bucatelor finite la demonstrarea şi realizarea lor direct la locul comercializării;

Producţia gheţii din apă şi a îngheţatei


Domeniul de utilizare a frigului la transportare:

Transportarea încărcăturilor;

Prelucrarea termică şi păstrarea

Modurile şi mijloacele de transport:

Feroviar;

Automobilistic;

Acvatic;

Aerian;

Containere

Tipurile mijloacelor de transport:

Izotermice;

Refrigerante


Principiile comune

1. Circuitul frigorific continuu (CFC) – ansamblul proceselor tehnologice, asigurate cu mijloacele tehnice cu temperatură joasă respective.

2. Destinaţia CFC – crearea condiţiilor necesare de păstrare a produselor alterabile la toate etapele transportării lor, de la producător până la utilizator.

3. Principiul de bază al CFC – utilizarea permanentă a frigului în toate procesele tehnologice

Compoziţia circuitului frigorific

Circuitul frigorific constă din elemente:

Staţionare, cuplate:frigidere (industriale, de transbordare-colectare, de distribuire, comerciale),staţii de răcire preventivă;frigidere casnice.

De transportare, cuplate:terestre (feroviare, automobilistice);acvatice (oceanice, maritime, fluviale, aeriene,

containere refrigerente);ariene.

Structura circuitului frigorific continuu

Produsele alimentare ale producătorului regional şi local

Ах Пх

Frigidere staţionare: Пх – industriale, Рх – de distribuire; Кх – frigidere comerciale; Дх – frigider casnic;

Frigidere de transportare: ЖХТ – transport frigorific feroviar; АХТ – transport frigorific automobilistic;

Frigidere individuale: ИПС – geantă portativă izotermică; Ах – frigider automobilistic

Рх Кх2 Дх

Кх1

Кх3

ИПС ЖХТ

Ruptura circuitului frigorific

АХТ

Produse alimentare, exportate pe cale maritimă

ПГх

Frigidere staţionare: ПГх – ţările de transbordare exportatoare şi importatoare; Рх – de distribuire; Кх – frigidere comerciale; Дх – frigider casnic;

Frigidere de transportare: ЖХТ – transport frigorific feroviar; АХТ – transport frigorific automobilistic; РК – containere refrigerente

Рх Кх2 Дх

Кх1

Кх3

ЖХТ АХТ

ПГх

МХТ

Transportări containere


Produse maritime, fabricate în locul de pescuire şi pe mal

Пс1

Frigidere staţionare: ПГх – ţările de transbordare exportatoare şi importatoare; Пх – industriale, Рх – de distribuire; Кх – frigidere comerciale; Дх – frigider casnic

Frigidere de transportare: МХТ – transport frigorific acvatic; ЖХТ – transport frigorific feroviar; АХТ – transport frigorific automobilistic; ПС – nave de pescuit; ПБ – navă-bază

Рх Кх2 Дх

Кх1

Кх3

ЖХТ АХТ

ПГх

МХТ Пс1

Пс1

Пх

ПБ


Fructele şi legumele consumate proaspete

Frigidere staţionare: ЗСх – de colectare – vânzare; Рх – de distribuire; Кх – frigidere comerciale; Дх – frigider casnic; СПО – staţia de răcire preventivăFrigidere de transportare: ЖХТ – transport frigorific feroviar; АХТ – transport frigorific automobilistic

Рх Кх2 Дх

Кх1

Кх3

ЖХТ АХТ

ЗСх АХТ

СПО

АХТ

АХТ


Verigele staţionare ale circuitului frigorific

1 - bloc de tip „sandwici”; 2 – etajera şi carcasa portantă; 3 –

stivă de încărcături; 4 – conveier; 5 – macara-stivuitor

Pat de răcire cu un singur etaj

Frigider industrial cu multe etaje al combinatului de carne

Frigider de distribuire cu un singur etaj

Frigider modular

Structura utilajului pentru răcire fructelor şi legumelor

1 – stivuitor de încărcătură cu fructe;2 – uşile de intrare;3 – mecanismul de acţionare a uşilor;4 – transportor;5 – răcitor de aer;6 – tavan fals;7 – carcasa aparatului

Tunelul de răcire rapidă

Camera cu salt de presiune

1 – monoşina;2 – stivă de încărcătură;3 – tavan fals;4 – canal de aer;5 – răcitor de aer;6 – grilaj de protecţie;7 – zona de absorbţie


Staţiile de răcire preventivă a fructelor şi legumelor

1 – instalaţia frigorifică mobilă; 2 – instalaţia de transportare; 3 –

sistemul de umplere cu aer; 4 – construcţie pneumatică „Vîmpel -

12”; 5, 6 – conducte de aer; 7 – cablu electric

Mobilă, modelul FX – 80 P

8 – container; 9 – autorefrigerator; 10 – conductă

de aer; 11 – instalaţie frigorifică; 12 –canal de distribuire a aerului

Staţia de răcire staţionară


Utilajul frigorific al întreprinderilor de comercializare

Sistemul centralizat de aprovizionare cufrig a magazinului „Universam”

1 – blocurile compresoarelor (centrala frigorifică); 2 – condensator mobil; 3 –

schimbător de căldură; 4 – răcitor de aer

Vitrină

Tejghea

Бонета


Frigidere uzuale şi mobile

Frigider cu două vaporizatoare

Frigider cu două camere

Frigidere automobilistice portative

1 – compresor; 2 – condensator; 3 – vaporizator de joasă temperatură, 4 – vaporizator pozitiv; 5 – tub capilar; 6 – conductă aspiratoare

1 –compresor; 2 – termoregulator; 3 – ventilator; 4 – fereastră; 5 – distribuitor de aer; 6 – paletă pentru apă; 7 – vaporizator; 8 – elementul de încălzire al vaporizatorului; 9 – chiuvetă pentru apa provenită din topirea gheţii; 10, 12 – încălzitoare; 11 – orificiu pentru scurgerea apei; 13 – canal pentru apă; 14 – rezervor pentru apă


Refrigerator auto pentru transportarea produselor alterabile

1 – agregat frigorific;2 – răcitor de aer; 3 – canal de distribuire a aerului; 4 – canalul de reîntoarcere a aerului în răcitorul de aer

Vagon frigorifer autonom

1 - canal de distribuire a aerului;

5 - secţia mecanică;

6 - agregatul compresor-condensator;

7 - răcitor de aer;

8 - ventilatoare

Verigele mobile ale circuitului frigorific

Nava-refrigerator

1 – secţia mecanică frigorifică; 2 – magazii de navă refrigerente; 3 – tv indec refrigerent; 4 – secţia mecanică principală

Container refrigerent

1 – motor Diezel – generator; 2 – rezervor de combustibil; 3 – agregat frigorific; 4 –răcitor de aer

Verigele mobile ale circuitului frigorific

tehnica frigorifica

Documents