I. CALCULUL GROSIMII IZOLATIILOR TERMICE În regim staţionar, densitatea fluxului de căldură prin peretele izolat este:
[W] 11 ∑ +++
−=
iz
iz
i
i
ie
ie ttq
λδ
λδ
αα
unde: δ- grosimea peretelui (izolaţiei) λ- coeficient de conductivitate termică a straturilor şi izolaţiei te- temperatura aerului din exteriorul camerei frigorifice ti- temperatura aerului din interiorul camerei frigorifice αe, αi- coeficienţi de convecţie aer-perete
Rezultă expresia pentru calculul grosimii izolaţiei termice în cazul pereţilor plani neomogeni:
=izδ izλ * [m] 11
++−
− ∑ii
i
eqtite
αλδ
α
unde singura necunoscută este densitatea fluxului de căldură ( ]/[ 2mWq ) Alegem densitatea optimă:
qopt= 11 W/m2K αe= 20 W/m2K αi= 6 W/m2K
iϕ =90%
STABILIREA DIFERENŢELOR DE TEMPERATURĂ Diferenţele de temperatură aer exterior- camera frigorifică-aer interior al camerei frigorifice se stabilesc în calculele practice prin alegerea temperaturii te a mediului din exteriorul camerei frigorifice. Stabilirea lui te ţine cont de: radiaţia directă a razelor solare asupra pereţilor exteriori şi asupra tavanului; influenţa podurilor de căldură din construcţia instalaţiei frigorifice; eventualele modificări de temperatură din compartimntele vecine;
Astfel, pentru pereţii orientaţi spre V şi S: ts= te+6°C ts= 35+6= 41°C Pentru pereţii orientaţi spre N şi E:
ts= te= 35°C Pentru plafon sub acoperiş drept:
ts= te+15°C ts= 35+15= 50°C
Pentru pardoseala aşezată direct pe pământ:
ts= 15°C (se alege)
GROSIMEA IZOLAŢIEI TERMICE Pentru pereţii din cărămidă, λi= 0.87 W/mK Pentru izolaţia din poliuretan λiz= 0.035 W/mk 1.)Perete exterior:
1- mortar de var (2cm) 1λ = 0.87 W/m 2- zid din cărămidă (38cm) 2λ = 0.87 W/mK 3- mortar de ciment (2cm) 3λ = 1.28 W/mK 4- bitum (bariera pentru abur) (0.5cm) 4λ = 0.87 W/mK 5- strat de izolaţie termică izλ = 0.035 W/mK
6- plasa Rabitz 6λ = 0 W/mK 7- mortar de ciment (2cm) 7λ = 1.28 W/mK
2.)Perete interior:
1- mortar de ciment(2cm) 1λ = 1.28 W/m 2- plasa Rabitz 2λ = 0 W/mK 3- strat de izolaţie termică 3λ = 0.035 W/mK 4- bitum (bariera pentru abur) (0.5cm) 4λ = 0.87 W/mK 5- mortar de ciment (2cm) 5λ = 1.28 W/mK 6- perete interior de cărămidă (25cm) 6λ = 0.87 W/mK 7- mortar de ciment(2cm) 7λ = 1.28 W/mK 8- bitum (0.5cm) 8λ = 0.87 W/mK 9- strat de izolaţie termică 9λ = 0.035 W/mK 10- plasa Rabitz 11- mortar de ciment (2cm) 10λ = 1.28 W/mK
3.)Plafon sub planşeu:
1- izolaţie din asfalt (1cm) 1λ = 0.76 W/m 2- beton armat (15cm) 2λ = 1.39 W/mK 3- bitum (0.5cm) 3λ = 0.87 W/mK 4- izolaţie termică δiz 4λ = 0.035 W/mK 5- plasa Rabitz izλ = 0 W/mK 6- mortar din ciment (2cm) 6λ = 1.28 W/mK
4.)Podea pe pământ:
1- asfalt (3cm) 1λ = 0.76 W/mK
2- beton armat (6cm) 2λ = 1.39 W/mK
3- hidroizolaţie cu bitum(0.5cm) 3λ = 0.87 W/mK 4- izolaţie termică δiz 4λ = 0.035 W/mK 5- bitum (bariera pentru abur) 5λ = 0.87 W/mK 6- beton comprimat 6λ = 1.28 W/mK:
TUNELUL DE CONGELARE: 1. Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură la peretii exteriori:
( )
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−−+=
−−−−−
201
28.1102
87.0105.0
28.1102
87.01038
87.0102
201
1130635035.0
22222
vizδ
0.205=vizδ m=20.5cm
31105.671
035.020.0
28.102.0
87.0005.0
28.102.0
87.038.0
87.002.0
201
201
71=
+++++++=recq = 11.25W/m2
( )
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−−=
−−−−−
201
28.1102
87.0105.0
28.1102
87.01038
87.0102
201
113035035.0
22222
nizδ
0.185=nizδ m=18.5cm
31105.665
035.020.0
28.102.0
87.0005.0
28.102.0
87.038.0
87.002.0
201
201
65=
+++++++=recq =10.299W/m2
2.Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură la pereţii interiori:
2 2 2 2 2
2
1 2 10 0.5 10 2 10 25 10 2* 100.9* ( 35 30 ) 20 1.28 0.87 1.28 0.87 1.280.035
11 0.5* 10 10.87 8
iz sδ
− − − − −
−
∗ ∗ ∗ ∗+ + + + + + − − = −
+ +
177.0=sizδ m =17.1cm 61.5 61.5
1 1 0.1 0.02 0.005 0.02 0.25 0.1 0.005 11.949320 8 0.035 1.28 0.87 1.28 0.87 0.035 0.87
recq s = =+ + + + + + + +
= 9.863W/m2
++
++∗
+∗
+∗
+∗
+−
−−=
−
−−−−−
201
87.010*5.0
28.110*2
87.01025
28.1102
87.0105.0
28.1102
201
11)30(4035.0
2
22222
sizδ
092.0=sizδ m= 9.2cm 34 34
1 1 0.05 0.02 0.005 0.02 0.25 0.05 0.005 6.16020 20 0.035 1.28 0.87 1.28 0.87 0.035 0.87
recq e = =+ + + + + + + +
= 10.294W/ m2
3.Calculul grosimii izolaţiei şi densitaţii fluxului de caldură a plafonului:
+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−−+=
−−−−
201
28.1102
87.0105.0
39.11015
76.0101
201
11)30(1535035.0
2222
tizδ
0.246=tizδ m =24.6cm
3853.780
035.025.0
28.102.0
87.0005.0
39.115.0
76.001.0
201
201
80=
++++++=recq = 10.832W/ m2
4.Calculu grosimii izolaţiilor şi densitaţii fluxului de caldură a podelei:
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−−=
−−−−−
201
28.1103
87.0105.0
87.0105.0
39.1106
76.0103
201
11)30(15*035.0
22222
pizδ
135.0=izδ m =13.5cm
503.445
035.015.0
28.103.0
87.005.0
87.005.0
39.106.0
76.003.0
201
201
45=
+++++++=recq = 9.992W/ m2
PERETE
MATERIAL
δ [cm]
λ
mKW
Te ti
eα
kmW
2
iα
kmW
2
izδ
[cm]
izδ ′ [cm]
qrec
2mW
Δ= te-ti
VEST exterior
Mortar de var 2 0.87 35+ 6 41
-30
20
20
20.5
20
11.25
Zid de cărămidă 38 0.87 Mortar de ciment 2 1.28 Bitum 0,5 1.87 Poliuretan - 0.035 Plasa rabitz - -
71 Mortar de ciment 2 1.28 NORD exterior
Mortar de var 2 0.87 35+ 0 35
-30
20
20
18.59
20
10,299
Zid de cărămidă 38 0.87 Mortar de ciment 2 1.28 Bitum 0.5 0.87 Poliuretan - 0.035 Plasa rabitz - -
65 Mortar de ciment 2 1.28 SUD interior
Mortar din ciment 2 1.28 35*0.9
-30
20
8
17.74
10*2
9.863
Plasa rabitz - - Poliuretan - 0.035 Bitum 0.5 0.87 61.5 Mortar din ciment 2 1.28 Per. int. de carămidă
25 0.87
EST interior
Mortar din ciment 2 4
-30
20
20
9.25
5*2
10.294
Plasa rabitz - - Poliuretan - 0.035 Bitum 0,5 0.87 34 Mortar din ciment 2 1.28
Per. int. de carămidă
25 0.87
PLAFON SUB ACOPE-RIŞ
Izolaţie de asfalt 1 0.76 35+ 15 50
-30
20
20
24.60
25
10.832
Beton armat 15 1.39 Bitum 0,5 0.87 Poliuretan - 0.035 Plasa Rabitz - - 80 Mortar din ciment 2 1.28
PODEA PE PĂMÂNT
Asfalt 3 0.76 15
-30
20
20
13.55
15
9.992
Beton armat 6 1.39 Hidroizolaţie cu bitum
0,5 0.87
Poliuretan - 0.035 Bitum 0,5 0.87
45 Beton comprimat 20 1.28 Material turnat - -
Camerele 2 si 3 au aceleaşi condiţii de mediu⇒ aceleaşi grosimi ale izolaţiei şi acelaşi
densităţi ale fluxului de căldură.
CAMERA DE RĂCIRE 2
1.) Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură la pereţii exteriori:
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−=
−−−−−
201
28.1102
87.0105.0
28.1102
87.01038
87.0102
201
11435035.0
22222
nizδ
0.077=nizδ m=7.7cm
31 311 1 0.02 0.38 0.02 0.005 0.02 0.08 2.882
20 20 0.87 0.87 1.28 0.87 1.28 0.035
recq = =+ + + + + + +
= 10.754W/ m2
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−=
−−−−−
201
28.1102
87.0105.0
28.1102
87.01038
87.0102
201
11435035.0
22222
eizδ
0.077=eizδ m=7.7cm
31 311 1 0.02 0.38 0.02 0.005 0.02 0.08 2.882
20 20 0.87 0.87 1.28 0.87 1.28 0.035
recq = =+ + + + + + +
= 10.754W/ m2
2.) Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură la pereţii interiori:
++
++∗
+∗
+∗
+∗
+−
−=
−
−−−−−
81
87.010*5.0
28.110*2
87.01025
28.1102
87.0105.0
28.1102
201
11430035.0
2
22222
vizδ
650,0=izδ m=6.5cm
26
1 1 0.04 0.02 0.005 0.02 0.25 0.03 0.00520 8 0.035 1.28 0.87 1.28 0.87 0.035 0.87
recq v =+ + + + + + + +
=10.314W/m2
2 2 2 2 2
2
1 2 10 0.5 10 2 10 25 10 2* 100.9* ( 35 4 ) 20 1.28 0.87 1.28 0.87 1.280.035
11 0.5* 10 10.87 8
iz sδ
− − − − −
−
∗ ∗ ∗ ∗+ + + + + + − = −
+ +
690,0=izδ m=6.9cm
27.5
1 1 0.03 0.02 0.005 0.02 0.25 0.04 0.00520 8 0.035 1.28 0.87 1.28 0.87 0.035 0.87
recq s =+ + + + + + + +
=10.909W/m2
3. Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură a plafonului:
+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−+=
−−−−
201
28.1102
87.0105.0
39.11015
76.0101
201
1141535035.0
2222
tizδ
0.137=tizδ m =13.7cm
5281.446
035.015.0
28.102.0
87.0005.0
39.115.0
76.001.0
201
201
46=
++++++=recq = 10.158W/ m2
4. Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură a podelei:
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−=
−−−−−
201
28.1103
87.0105.0
87.0105.0
39.1106
76.0103
201
11415*035.0
22222
pizδ
0243.0=izδ m =2.43cm 11
1 1 0.03 0.06 0.05 0.05 0.03 0.0320 20 0.76 1.39 0.87 0.87 1.28 0.035
recq =+ + + + + + +
= 10.235W/ m2
CAMERA DE RĂCIRE 3 1.Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură la pereţii exteriori:
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−=
−−−−−
201
28.1102
87.0105.0
28.1102
87.01038
87.0102
201
11535035.0
22222
eizδ
0.0745=eizδ m=7.45cm
301 1 0.02 0.38 0.02 0.005 0.02 0.8
20 20 0.87 0.87 1.28 0.87 1.28 0.035
recq =+ + + + + + +
= 10.407W
3.) Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură la pereţii interiori:
2 2 2 2 2
2
1 2 10 0.5 10 2 10 25 10 2* 100.9* ( 35 5 ) 20 1.28 0.87 1.28 0.87 1.280.035
11 0.5* 10 10.87 8
izvδ
− − − − −
−
∗ ∗ ∗ ∗+ + + + + + − = −
+ +
660,0=izδ m=6.67cm
26.51 1 0.03 0.02 0.005 0.02 0.25 0.04 0.1
20 8 0.035 1.28 0.87 1.28 0.87 0.035 0.87
recq v =+ + + + + + + +
=11.068W/m2
++
++∗
+∗
+∗
+∗
+−
−=
−
−−−−−
81
87.010*5.0
28.110*2
87.01025
28.1102
87.0105.0
28.1102
201
11518035.0
2
22222
nizδ
2310,0=izδ m=2.31cm
13
1 1 0.04 0.02 0.005 0.02 0.25 0.04 0.00520 8 0.035 1.28 0.87 1.28 0.87 0.035 0.87
recq n =+ + + + + + + +
=11.046/m2
2 2 2 2 2
2
1 2 10 0.5 10 2 10 25 10 2* 100.9* ( 35 5 ) 20 1.28 0.87 1.28 0.87 1.280.035
11 0.5* 10 10.87 8
iz sδ
− − − − −
−
∗ ∗ ∗ ∗+ + + + + + − = −
+ +
660,0=izδ m=6.67cm
26.51 1 0.03 0.02 0.005 0.02 0.25 0.04 0.1
20 8 0.035 1.28 0.87 1.28 0.87 0.035 0.87
recq s =+ + + + + + + +
=11.068W/m2
Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură a plafonului:
+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−+=
−−−−
201
28.1102
87.0105.0
39.11015
76.0101
201
1151535035.0
2222
tizδ
0.135=tizδ m =13.5cm
451 1 0.01 0.15 0.005 0.02 0.15
20 20 0.76 1.39 0.87 1.28 0.035
recq =+ + + + + +
= 10.607W/ m2
4. Calculul grosimii izolaţiei şi densităţii fluxului de căldură a podelei:
+
∗+
∗+
∗+
∗+
∗+−
−=
−−−−−
201
28.1103
87.0105.0
87.0105.0
39.1106
76.0103
201
11515*035.0
22222
pizδ
0243.0=izδ m =2.43cm 10
1 1 0.03 0.06 0.05 0.05 0.03 0.0320 20 0.76 1.39 0.87 0.87 1.28 0.035
recq =+ + + + + + +
= 10.731W/ m2
II. CALCULUL NECESARULUI DE FRIG
1. Sarcina de răcire datorată infiltrării de caldură din exterior
)(***024.01 ieii ttKAQ −=
unde:
Ai[m]- suprafaţa neizolată a peretelui
Ki[W/m2K]- coeficientul de transfer termic total al peretelui
te[○C]- temperatura exterioară
ti[○C]- temperatura interioară
)(* ieirec ttKq −=
reci qAQ **024.01 =⇒
TUNELUL DE CONGELARE (carne porc):
Q1 (V)= 0.024*30*11.25 = 8.1 kWh/zi
Q1 (N)= 0.024*20*10.299 = 4.943 kWh/zi
Q1 (S)= 0.024*20*9.863=4.734kWh/zi
Q1 (E)= 0.024*30*10.294=7.411kWh/zi
Q1 (TAVAN)= 0.024*24*10.832=6.239 kWh/zi
Q1 (PODEA)= 0.024*24*9.992=5.775 kWh/zi
Q1(1)= Q1V+Q1S+Q1N+Q1E+Q1TAVAN+Q1PODEA
Q1(1)= 8.1+4.943+4.734+7.411+6.239+5.775
Q1(1)= 37.185 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 2 (pepeni):
Q1 (V)= 0.024*30*10.314=7.426 kW/zi
Q1 (N)= 0.024*30*10.754=7.743kWh/zi
Q1 (S)= 0.024*30*10.909=7.854 kWh/zi
Q1 (E)= 0.024*30*10.754=7.743kWh/zi
Q1 (TAVAN)= 0.024*36*10.158=8.777kWh/zi
Q1 (PODEA)= 0.024*36*10.235=8.843 kWh/zi
Q1(2)
= Q1V+Q1S+Q1N+Q1E+Q1(TAVAN)+Q1(PODEA)
Q1(2)= 7.426+7.743+7.854+7.743+8.777+8.843
Q1(2)
= 48.388 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 (branza):
Q1 (V)= 0.024*25*11.068=6.640 kW/zi
Q1 (N)= 0.024*20*11.046=5.302 kWh/zi
Q1 (S)= 0.024*20*11.068= 5.312kWh/zi
Q1 (E)= 0.024*25*10.407=6.244 kWh/zi
Q1 (TAVAN)= 0.024*20*10.607=5.091 kWh/zi
Q1 (PODEA)= 0.024*20*10.731=5.151kWh/zi
Q1(3)
= Q1V+Q1S+Q1N+Q1E+Q1(TAVAN)+Q1(PODEA)
Q1(3)= 6.640+5.302+5.312+6.244+5.091+5.151
Q1(3)
= 33.742 kWh/zi
2. SARCINA DE RĂCIRE DATORATĂ RĂCIRII ŞI CONGELĂRII
PRODUSELOR (Q2):
Spaţiul de răcire este si spaţiu de depozitare, atunci suprafaţa ocupată de către produsele
în curs de răcire trebuie să fie mai mare de 5-10% din suprafaţa prevăzută pentru răcire
şi depozitare. Această condiţie este impusă de păstrarea temperaturii şi umidităţii aerului
din camera frigorifică. Pentru calculul acestei călduri, trebuie cunoscută cantitatea
maximă de produse care poate ocupa camera frigorifică. Această cantitate are o
densitate volumică mai mare la tunelele de congelare rapidă decât la camerele de răcire
şi depozitare pe termen lung.
Suprafaţa utilă a pardoselii camerei frigorifice se calculează ţinând cont de:
- distanţa de la perete la produsele depozitate (0.3m)
- distanţa de la panourile de răcire (0.4m)
- distanţa de la canalul de distribuţie al aerului (0.3m)
- căile de acces între produse – fără stivuitor- (1.2m)
- calea pentru supravegherea răcirii produselor (0.5m)
TUNELUL DE CONGELARE:
• Suprafaţa utilă a pardoselii:
Ak= Ag*βA [m2]
unde:
Ag- suprafaţa construită; Ag=24 m2
βA- coeficient de utilizare al pardoselii camerei de răcire şi depozitare (depinde
de suprafaţa camerei)
Pentru suprafeţe între (30…50) m2 , βA= (0.65…0.75)
βA= 0.70
⇒Ak= 24*0.65
Ak= 15.6 m2
Sarcina pardoselii pe pământ depinde de rezistenţa betonului armat luând valori
până la 4000 [kg/m3]
• Volumul util al tunelului de congelare:
Vk= 0.6βV*Vg [m3]
βV - coeficient de utilizare al volumului
Vg[m3]- volumul construit al camerei izolate
βV= (0.75…0.90)βA= 0.80*0.65 ; βV= 0,52
Vg= 6*4*5=120 m3
⇒Vk= 0.6*0.52*120=37.44
•Capacitatea de depozitare a camerei frigorifice M [Kg, tone] depinde de modul
de depozitare al produselor : (prin stivuire)
M = Vk*mvk = 37.44*250 =9.36 t/zi •Cantitatea de produse ce se poate prelucra termic în 24de ore :
0
24 24* 9.36* [ / ]13 7t M
M M t ziτ τ
′ = =+ +
= 11.232 t/zi
2Q = ( ) ( ) ( )1 0 2 1 21 1' 335 '
3600 3600upi pi i i i i i i uai ai ii i
M c t t c t t M c t tφ ω − + + − + − ∑ ∑
unde :
cpi [kJ/KgK]- capacitatea termică masică a produselor până la punctul de îngheţ al
apei sau sucurilor din produs; cp= 2.51 KJ/kgK
t1i[°C]- tempratura de început a congelării ; t1i= 10 °C
ϕi[Kg/Kg]- cantitatea de apă din produs; ϕi= 0.46
Mua[Kg/zi]- cantitatea de ambalaj corespunzător produselor;
t2[°C]- temperatura produselor la ieşire ;t2= -30°C
t′=2°C
c0i[kJ/KgK]- capacitatea termică masică a produselor după congelare cp0=1.55
KJ/kgK
ω[%]- ponderea gheţii în produsul răcit la t2; ω= 0.92 %
ca[kJ/KgK]- capacitatea termică masică a ambalajului; ca= 0 KJ/kgK
21Q *{11.232*[2.51(10+2) 0.46*0.92*335] 1.55*(-2+30)]}
3600= + +
Q2(1)=671.71 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 2:
Depozitarea se face în lăzi de lemn stivuite pe podeaua camerei.
Mup= 20%(Mp)
Q2= 36001 *[Mup*cp+Mua*ca]*(t1-t2)
zikWh
unde :
Mup[kg/zi]- cantitatea de produse de acelaşi fel şi aceiaşi stare iniţială introduse în
camera frigorifică
cp[kJ/kg K]- capacitatea termică masică a alimentului;
cp= 3.85KJ/kgK
Mua[kg/zi]- cantitatea de ambalaj corespunzător produselor
ca[kJ/Kg K]- capacitatea termică masică a ambalajului; ca=1.46 KJ/kgK
Mp= Vk*mVK= βV*Vg* mVK
βV= (0.75…0.90)βA= 0.80*βA; βA(suprafaţa Ag); βA=0.80 ⇒βV= 0.80*0.65= 0.52
Vg= b*d*h= 6*6*5=180 m3
mVK=230kg/m3
Mp= 0.52*180*230= 21528 kg/zi= 21,528 t/zi avanad o incarcare de 20%⇒
Mup= 0.2*21.528=4.305 t/zi
cp= 3.85 kJ/kg K
⇒Mua=0.15*4.305 = 0.645 t/zi
ca= 1.46 kJ/kg K pentru lemn
t1= 18°C
t2= 4°C
21Q [(4305*3.85 645*1.46)*(18-4)]
3600= +
Q2(2)= 68.13 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 :
Q2= 36001 *[Mup*cp+Mua*ca]*(t1-t2)
zikWh
Depozitarea se face in lazi de lemn, prin stivuire.
Mup= 20%(Mp)
Mp= Vk*mVK= βV*Vg* mVK
βV= (0.75…0.90)βA= 0.80*βA; βA(suprafaţa Ag); βA=0.65 ⇒βV= 0.80*0.65= 0.52
Vg= c*e*h= 4*5*5= 100 m3
mVK= 500 kg/m3
Mp= 0.52*100*500=26000 kg/zi= 26 t/zi avanad o incarcare de 20%⇒
Mup= 0.2*26000=5200 kg/zi=5.2 t/zi
Mua= 0.15*5200= 780 kg/zi= 0.78 t/zi
cp= 2.85 kJ/kg K
ca= 1.46 kJ/kg K pentru lemn
t1= 18 °C
t2= 5 °C
21Q [(5200*2.85 780*1,46)*(18-5)]
3600= +
Q2(3)= 57.629 kWh/zi
3. SARCINA DE RĂCIRE DATORATĂ AERISIRII SI INFILTRARII AERULUI
AMBIANT IN CAMERA FRIGORIFICĂ(Q3):
TUNELUL DE CONGELARE:
Q3(1)
= ( ) ( )usugiusui iiVniiV −=− ρρ3600
13600
1 [kwh/zi] (4.18)
în care: - ni = numărul schimburilor de aer prin infiltrări ni = 8 - uρ
= densitatea aerului la condiţiile din camera frigorifică uρ
=1.432 - is, iu [kJ/kg] = entalpiile specifice ale aerului ambiant respectiv aerului din
camera frigorifică. is = 130.3 ; iu = -29.6
- Vg= 6*4*5=120 m3
( 1 )3
1 * 8* 120* 1.432* (130.3 29.6 )3600
Q = −
Q3(1)
= 61.06 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 2 :
Q3 = ( ) ( )usugvusuv iiVniiV −=− ρρ3600
13600
1 [kwh/zi]
1. Determinarea volumului de aer vehiculat (VV):
iadmCO
iCOCOV Pr
TRMV
***
.2
22=
unde:
2COM [kg/zi]- masa de CO2 corespunzătoare volumului de produse
.2admCOr [%]- concentraţia maximă admisă de Co2;
2COR = 189 J/kg
Ti= ti+273.15= 4+273.15= 277.15 °K; ti= 4 °C;
.2admCOr = 0.5%
Pi= 101315 Pa
MCO2=?
1.1. Determinarea lui MCO2: 3
)()()( 10*]**24**)()24(***[222022022
−′′+′−+−′+′= τττ neeMMeMeMM COtCOuppTtCOupTtmCOupCO
unde:
)(2 mtCOe′ [g/th]- masa de CO2 care se degajă dintr-o tonă din produsul considerat într-o
oră la temperatura (tm)
)( 22 tCOe′ [g/th]- masa de CO2 care se degajă dintr-o tonă din produsul considerat într-o
oră la temperatura (t2)
0Tτ - timpul necesar prelucrării termice
2COe ′′ -cantitatea aproximativă de CO2 datorată prezenţei oamenilor în camera
frigorifică (depinde de intensitatea muncii).
n- număr de oameni
τ- timp de lucru
1.1.1. Determinarea lui )(2 mtCOe′ :
Valoarea lui se consideră la temperatura medie (tm):
mt
u
u
uu
tttt
ttttt
−−
−−−+=
2
1
21
ln
)()(
mt (18 4 ) (6 4 )4 10,1618 4ln6 4
C− − − = + = −−
Pentru salata, la temperatura de 0…10°C, 2COe′ = 3…10 [g/th]
⇒pentru tm= 10,16°C, )(2 mtCOe′ = 10 g/th
1.1.2. Determinarea lui )( 22 tCOe′ :
t2= 4°C⇒ )( 22 tCOe′ = 3,86 g/th
1.1.3.Determinarea lui 0tτ :
Pentru legume răcite 0tτ = 5÷10[h] 0t
τ = 7.5h
1.1.4 Determinarea lui 2COe ′′ :
Pentru munci grele 2COe ′′ = 30 ÷ 40 [g/th] 2COe ′′ = 35 g/th
1.1.5 Determinarea lui n*τ:
Se apreciază că un muncitor poate manipula 1.5 t/h de alimente
n*τ= 4.305 2.87 1.5 1.5
Mup= =
Mco2= [4.305*10*7.5+4.305*3,86*(24-7.5)+(21,504-4.305)*3,86*24+35*2,87 ]*10-3
Mco2=2290.826*10-3Kg/zi= 2.29 Kg/zi
2.29* 189* 277.150.005* 101315VV⇒ = VV= 236.792 m3/zi
ρu= 1.253 kg/m3
(is)=130.3 kj/kg şi (iu)= 16.81 kj/kg
⇒Q3=1 * 236.792* 1.253* (130.3 16.81)
3600−
Q3(2)
= 9.472 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 :
1. Determinarea volumului de aer vehiculat (VV):
iadmCO
iCOCOV Pr
TRMV
***
.2
22=
unde:
2COM [Kg/zi]- masa de CO2 corespunzătoare volumului de produse
.2admCOr [%]- concentraţia maximă admisă de Co2;
2COR = 189J/Kg
Ti= ti+273.15= 5+273.15= 278.15 °K; ti= 5 °C;
.2admCOr = 0.5%
Pi=101315 Pa
MCO2=?
1.1. Determinarea lui MCO2: 3
)()()( 10*]**24***)()24(***[222022022
−′′+′−+−′+′= τττ neeMMeMeMM COtCOuppTtCOupTtmCOupCO unde:
)(2 mtCOe′ [g/th]- masa de CO2 care se degajă dintr-o tonă din produsul considerat într-o
oră la temperatura (tm)
)( 22 tCOe′ [g/th]- masa de CO2 care se degajă dintr-o tonă din produsul considerat într-o
oră la temperatura (t2)
0Tτ - timpul necesar prelucrării termice
2COe ′′ - cantitatea aproximativă de CO2 datorată prezenţei oamenilor în camera
frigorifică (depinde de intensitatea muncii).
n- număr de oameni
τ- timp de lucru
Din branza nu se degajă CO2⇒ MCO2= 2COe ′′ *n*t*10-3
1.1.1. Determinarea lui 2COe ′′ :
Pentru munci grele 2COe ′′ = 40÷70 [g/th]
2COe ′′ = 55 g/th
1.1.2 Determinarea n*τ:
Se apreciază că un muncitor poate manipula 1.5 t/h de alimente
n*τ= 261.5 1.5
Mup=
n*τ= 17.333 kg.
⇒Mco2= 55*17.333*10-3= 0.953 kg/zi
0.953* 189* 278.15
0.005* 101325VV⇒ = =98.921 m3/zi
ρi= 1.248 kg/m3
(is) =130.3 KJ/kg si (iu)= 18.76 KJ/kg
Q3= 1 * 98.921* 1.248* (130.3 18.76 )
3600−
Q3(3)
= 3.825 kWh/zi
4. SARCINA DE RĂCIRE DATORATĂ DEGRADĂRII BIOLOGICE A
PRODUSELOR DEPOZITATE (Q4):
CAMERA DE RĂCIRE 2 (pepeni):
Q4 = ( )∑i
iiM τmid tq3600
1 [kWh/zi]
mtu
u
uuu
tttt
ttttt
−−
−−−+=
2
1
21
ln
)()(
mt (18 4 ) (6 4 )4 10.1618 4ln6 4
C− − − = + = −−
41 [( 4.3056*75* 2 ) 4.3056*75* ( 24 2 ) ( 21.528 4.3056 )*75* 24 ]
3600Q = + − + −
Q4(2)
= 4.8438 kWh/zi
5. SARCINA DE RĂCIRE DATORATĂ CHICIUREI DE PE
VAPORIZATOARE(Q5):
Temperatura de vaporizare a agentului frigorific fiind mai mică decât temperatura de
rouă a aerului din camera frigorifică, pe suprafaţa vaporizatorului apare chiciura.
Umiditatea din care se formează chiciura provine din uscarea produselor în timpul
prelucrării termice sau al depozitării, precum şi datorită prezenţei aerului înfiltrat în
camera frigorifică.
În calcul, temperatura chiciurei se consideră egală cu temperatura suprafeţei
vaporizatorului, în realitate fiind mai mică decât aceasta.
TUNELUL DE CONGELARE:
Q5
= ( ) ( )( )
−−ρ+−∑
j0usugi0jj ixxVniiw
36001
[kWh/zi]
Wj [kg/zi]- cantitatea de umiditate provenită din produsul alimentar tip j
într-o zi Wj =1.5%* M ′ kg/zi =0.015*11232 = 168.48 kg/zi
ij [kJ/Kg]- entalpia specifică a umidităţii separate pe vaporizator, la temperatura t2
i0 [kJ/Kg]- entalpia specifică a chiciurei la temperatura t0
ni- numărul de schimburi pe zi
Vg [m3/zi]- volumul de aer infiltrat pe zi
ρu [kg/m3]- densitatea aerului
xs,xu [kg/kg]- conţinutul de umiditate al aerului ce intră în cameră la temperatura tu
t2= -30°C
t0= -30-4= -34°C
ij= 2.04* t2-335= 2.04*(-30)-335= -396.2 kJ/Kg
i0= 2.04* t0-335= 2.04*(-34)-335= -404.36 kJ/Kg
Calculul lui xs,xu
xs = 7.727 g/kg = 0.007727 kg/kg
xu = 0.232 g/kg =0.000232 kg/kg
Calculul lui ni :
Numărul de schimburi depinde de volumul tunelului de congelare Vg
Vg= 120 m3 ⇒ ni(1)= 8 schimburi pe zi
ρu= 1.432 kg/m3
51Q * [168.48 * (-396.2 404.36)+8*120*1.432 *(0.007727-0.000232)* 404.36]
3600= +
Q5(1)
= 1.539 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 2 :
Wj =0.7%* M ′ kg/zi =0.007*4305.6 = 30.1392 kg/zi
t2= 4°C
t0= 4-10= -6°C
ij= 2.04* t2-335= 2.04* 4 =8.16kJ/Kg
i0= 2.04* t0-335= 2.04*(-6)-335= -347.24 kJ/Kg
Calculul lui xs,xu
xs = 13.1 g/kg = 0.0131 kg/kg
xu = 5.097 g/kg = 0.00597 kg/kg
Calculul lui ni :
Numărul de schimburi depinde de volumul tunelului de congelare Vg
Vg= 180 m3 ⇒ nv(2)= 236.792 1.315
180v
g
VV
= =
ρu= 1.253 kg/m3
51Q * [30.1392*(8.16+347.23)+1.315*180*1.253*(0.0131-0.00597)*347.24]
3600=
Q5(2)
= 3.179 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 :
Wj =0.1%* M ′ kg/zi =0.01*5200 = 52 kg/zi
t2= 5°C
t0= 5-10= -5°C
ij= 2.04* t2-335= 2.04* 5 =10.2 kJ/Kg
i0= 2.04* t0-335= 2.04*(-5)-335= -345.2 kJ/Kg
Calculul lui xs,xu
xs = 13.1 g/kg = 0.0131 kg/kg
xu = 5.471 g/kg =0.005471 kg/kg
Calculul lui ni :
Numărul de schimburi depinde de volumul tunelului de congelare Vg
Vg= 100 m3 ⇒ nv(3)=
98.921 0.9892100
v
g
VV
= =
ρu= 1.248 kg/m3
51Q * [52*(10.2+345.2)+0.9892*100*1.248*(0.0131-0.005471)*345.2]
3600=
Q5(3)
= 5.223 kWh/zi
6. SARCINA FRIGORIFICĂ DATORATĂ ACTIVITĂŢII
OAMENILOR(Q6) :
Q6 = n*τ*qr [kWh/zi]
n- numărul de muncitori
τ- timpul de lucru (se admite că un lucrător transportă cu stivuitorul produse
alimentare în cantitatede 1.5 tone/oră)
qr[kW]- intensitatea degajării căldurii unui lucrător la o activitate de intensitate
medie.
TUNELUL DE CONGELARE:
11.232* 7.488 /h1.5 1.5 1.5
up pM Mn tτ = = = =
Pentru t=-30°C, qr= 0.43 kW
Q6 = 7.488*0.43
Q6(1)
= 3.2198 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 2 :
21.528* 14.3521.5 1.5 1.5
up pM Mn τ = = = = t/h
Pentru t= 4°C, qr= 0.240 kW
Q6 = 14.352*0.240
Q6(2)
= 3.444 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 :
26.000* 17.333 /h1.5 1.5 1.5
up pM Mn tτ = = = =
Pentru t= 5C, qr= 0.23 kW
Q6 = 17.333*0.23
Q6(3)
= 3.986 kWh/zi
7. SARCINA DE RĂCIRE DATORATĂ ILUMINATULUI(Q7):
Căldura evacuată depinde de intensitatea iluminatului şi de durata totală de
funcţionare a instalaţiei de iluminat.
Instalaţia de iluminat funcţionează 24h/zi
Q7= Nilu*τ= ηilu*Ag*nilu*24 [kWh/zi]
Nilu[kW]- puterea instalată totală a instalaţiei de iluminat.
τ[h]- timpul de funcţionare al instalaţiei pe zi
ηilu[kW/m2]- coeficient de utilizare al instalaţiei de iluminat
nilu- intensitatea specifică raportată la 1m2 din suprafaţa construită
De obicei, nilu=0.01[kW/m2] şi ηilu=0.3
⇒ Q7= 0.072*Ag [kWh/zi]
unde:
Ag- suprafaţa camerei
TUNELUL DE CONGELARE:
Ag=4*6= 24 m2
Q7= 0.072*24
Q7(1)
= 1.728 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 2:
Ag=6*6=36m2
Q7= 0.072*36
Q7(2)
= 2.592 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 :
Ag=5*4= 20m2
Q7= 0.072*20
Q7(3)
= 1.44 kWh/zi
8. SARCINA DE RĂCIRE DATORATĂ VENTILATOARELOR(Q8):
Teoretic, această sarcină nu se poate calcul decât după ce se cunoaşte
caracteristica răcitorului de aer şi a ventilatorului, ea fiind echivalentul caloric al
lucrului mecanic consumat de electromotorul ventilatorului.
Practic, se determină di următoarea relaţie:
Q8= aΣQi
a- coeficient de propagare
TUNELUL DE CONGELARE:
Q8= aΣQi = a*( Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7) [kWh/zi]
Pentru camere cu congelare rapidă, a= 0.2
Q8=0.2*(37.185+671.711+61.06+0+1.539+3.219+1.728)
Q8(1)
= 155.288kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 2 :
Q8= aΣQi = a*( Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7) [kWh/zi]
Pentru camere cu răcire rapidă, a= 0.1
Q8=0.1* (48.388+68.131+9.472+12.737+3.179+3.444+2.592)
Q8(2)
= 14.794 kWh/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 :
Q8= aΣQi = a*( Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 + Q7) [kWh/zi]
Pentru camere cu răcire rapidă, a= 0.1
Q8= 0.1* (33.742+57.629+3.825+0+5.223+3.986+1.44)
Q8(3)
= 10.584 kWh/zi
9. SARCINA DE RĂCIRE (PUTEREA DE RĂCIRE) A
VAPORIZATORULUI (Q0′):
[kWh/zi]8
180 ∑
=
=′I
TUNELUL DE CONGELARE:
Q0′= Q1 +Q2+Q3+Q4 +Q5+Q6 +Q7+Q 8
Q0′= 37.185+671.711+61.06+0+1.539+3.219+1.728+155.288
Q0′= 931.732 kWh/zi
Sarcina de răcire a vaporizatorului se determină astfel încât să se acopere necesarul
de răcire în perioada de răcire τefectiv[h] (care este mai mică de 24ore datorită
perioadelor de întreţinere) astfel încât, sarcina efectivă va fi :
Q0′v =efectivτ
)1(0Q′
Pentru frigidere industriale τefectiv =16…20[h/zi]; τefectiv=18h/zi
Q0′v =931.732
18 ⇒ Q0′v= 51.762 kW
CAMERA DE RĂCIRE 2 :
[kWh/zi]8
180 ∑
=
=′I
Q0′= Q1 +Q2+Q3+Q4 +Q5 +Q6 +Q7 +Q 8
Q0′= 48.388+68.131+9.472+12.737+3.179+3.444+2.592+14.794
Q0′= 162.739 kWh/zi
Sarcina efectivă : Q0′v =efectivτ
′0Q
Pentru frigidere industriale τefectiv = 16…20 [h/zi]; τefectiv= 18 h/zi
0162.739Q
18v′ =
Q0′ef= 9.041 kW/zi
CAMERA DE RĂCIRE 3 :
kWh/zi8
180 ∑
=
=′I
Q0′= Q1+Q2 +Q3 +Q4 +Q5 +Q6 +Q7 +Q 8
Q0′= 33.742+57.629+3.825+0+5.223+3.986+1.44+10.584
Q0′= 116.432kWh/zi
Sarcina efectivă : Q0′ef =efectivτ
′0Q
Pentru frigidere industriale τefectiv = 16…20 [h/zi]; τefectiv= 18 h/zi
Q0′ef =116.432
18
Q0′ef= 6.468 Kw
10. SARCINA DE RĂCIRE A COMPRESORULUI (Q0):
Q0=ηΣQ0′ v
Factorul de simultaneitate η = 0,7...0,9 este în funcţie de numărul de camere frigorifice şi condiţiile de exploatare (pentru o cameră frigorifică η =1).
TUNELUL DE CONGELARE:
η = 1
Q0 = 1* 51.762 ⇒ Q0 =51.762 kW
CAMERELE DE RĂCIRE 2 si 3
η = 0.8∗Q0 = 0.8*(9.041+6.468) ⇒ Q0 =12.407 kW
CALCULUL TERMODINAMIC AL CICLULUI INSTALAŢIEI FRIGORIFICE
TUNELUL DE CONGELARE:
Stabilirea temperaturilor de funcţionare
t0= ti-4= -30-4= -34°C
tk= tw+10= 35+10= 45°C
Citirea presiunilor corespunzătoare temperaturilor t0 şi tk din diagramă
t0= -34°C ⇒ p0= 1.321 bar
tk= 45°C ⇒ pk= 17.235 bar
0 * 1.321*17.235 4.77m kp p p bar= = =
0
17.235 131.321
kc
pp
π = = =
4.5cπ ≥ ⇒ masina frigorifica cu compresie mecanica bietajata
Din diagramă⇒ i1= 391kJ/kg i5=256kj/kg
i2=422 kj/kg i6=256 kj/kg i3=405 kj/kg i7=198 kj/kg
i4= 437 kJ/kg i8=198 kj/kg
Determinarea lui q0 (capacitatea de răcire specifică) : q0
= i1
– i7
= i1
– i8
= r (1 – x5) [kcal/kg], [kj/kg]
q0
= 391-198 = 193 kj/kg
Determinarea lui m0 (debit masic al agentului frigorific):
00
0
51.762 0.2681 /193
Qm kg sq
= = =
q0
=193 kj/kg
Q0
=51.726 Kw
Lucrul mecanic specific consumat de compresorul 1
l1= i2-i1= 422-391 = 31 kJ/kg
Lucrul mecanic specific consumat de compresorul 2
l2= i4-i3= 437-405=32 kJ/kg
qk - sarcina de răcire specifică a condensatorului
qk= i4-i5= 437-256 = 181 kJ/kg
Determinarea lui m∆ :
2 30
3 6
422 405* 0.2681* 0.0305 /405 256
i im m kg si i
− −∆ = = =
− −
Determinarea lui m•
=> 0 0, 2681 0.0305 0.2986 /m m m kg s= ∆ + = + =
Vh -debitul volumic de agent circulat prin treaptele 1si 2 Vh1 = m0 *v1 =0.2681 *0.166 =0.0445 m3/s Din diagrama ⇒ v1 = 0.166 Vh2 = m *v3 = 0.2986 *0.048 =0.0143 m3/s Din diagrama ⇒ v3 = 0.048 P -puterea teoretică necesară acţionării compresorului (1) :
1 0 1*P m l•
= =0.2681 * 31 = 7.3111 kw
P -puterea teoretică necesară acţionării compresorului (2) :
2 2*P m l•
= =0.2986 * 32 = 9.5552 kw
Qk -sarcina termică totală a condensatorului: Qk = m * qk = 0.2986 *181 = 54.0466 kw
tε = eficienţa termică
0 0
1 2 1 2t
q Ql l P P
ε = =+ +
0
1 2
51.762 3.0687.3111 9.5552t
QP P
ε = = =+ +
0
1 2
193 3.06331 32t
ql l
ε = = =+ +
CAMERELE DE RĂCIRE 2 si 3
Stabilirea temperaturilor de funcţionare
t0= t i- 4= 5-10 = -5°C
tk= tw+10= 35+10= 45°C
Citirea presiunilor corespunzătoare temperaturilor t0 şi tk din diagramă
t0= -5°C ⇒ p0= 4.2 bar
tk= 45°C ⇒ pk= 17.235 bar
0
17.235 4.14.2
kc
pp
π = = =
4.5cπ ≤ ⇒ masina frigorifica cu compresie mecanica monoetajata
Din diagramă⇒ i1= 404kJ/kg
i2=439kj/kg i3=417 kj/kg
i4= 256 kJ/kg
i5= 256 kJ/kg Determinarea lui q0 (capacitatea de răcire specifică) : q0
= i1
– i4
= i1
– i5
= r (1 – x5) [kcal/kg], [kj/kg]
q0
= 404-256 = 148 kj/kg
Determinarea lui ma (debit masic al agentului frigorific):
0
0
12.407 0.0838 /148a
Qm kg sq
= = =
q0
=148 kj/kg
Q0
=12.407 Kw
Lucrul mecanic specific consumat de compresor
l = i2-i1= 439-404 = 35 kJ/kg
qk - sarcina de răcire specifică a condensatorului:
qk= i2-i4= 439-256 = 183 kJ/kg
Vh - debitul volumic de agent circulat Vh = ma *v =0.0838 * 0.0554 =0.00464 m3/s Din diagrama ⇒ v = 0.0554
P -puterea teoretică necesară acţionării compresorului
*aP m l= =0.0838 * 35 = 2.933 kw
Qk -sarcina termică totală a condensatorului:
Qk = ma * qk = 0.0838 *183 = 15.3354 kw
tε = eficienţa termică
0 0t
q Ql P
ε = =
0 12.407 4.232.933t
QP
ε = = =
0 148 4.22935t
ql
ε = = =