STUDIUL UNEI CAMERE FRIGORIFICE CONSTRUCȚIE. FUNCȚIONARE. REGLAREA TEMPERATURII

Transcript

1 Lucrarea nr. 9. STUDIUL UNEI CAMERE FRIGORIFICE CONSTRUCȚIE. FUNCȚIONARE. REGLAREA TEMPERATURII 1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop: - identificarea elementelor componente ale unei instalații frigorifice specifice unei camere frigorifice; - fixarea cunoştinţelor privind funcţionarea instalației frigorifice specifice unei camere frigorifice; - reglarea temperaturii camerei frigorifice. 2. Noțiuni teoretice Tehnologia frigorifica a produselor alimentare constă în prelucrarea lor cu ajutorul frigului refrigerarea sau congelarea lor. Problema de baza a tehnologiei frigorifice a produselor alimentare constă în păstrarea calităţii şi a proprietăţilor iniţiale. Tehnologia frigorifică trebuie să asigure mărimea duratei de depozitare a produselor alimentare cu pierderi în greutate datorate uscării cât mai mici și fără înrăutăţirea vizibilă a gustului şi aspectului exterior. Spre deosebire de depozitele frigorifice mari, care sunt clădiri indepedent separate, depozitele frigorifice mici sunt aşezate aproape exclusiv în subsolurile, parterele clădirilor existente sau a clădirilor locuite cu multe etaje. Numărul camerelor si suprafaţa lor depind de destinaţia depozitului și cantitatea de produse consumate pe zi. La alegerea locului pentru depozitul frigorific trebuie să se țină seama de uşurinţa încărcării și descărcării produselor din depozit; se recomanda ca depozitul frigorific să fie aşezat aproape de încăperea anexa a magazinului alimentar, a restaurantului sau a blocului de desfacere a produsului respectiv. În aceasta lucrare, se prezintă o machetă de cameră frigorifică realizată la o scară redusă. 3. Structura camerei frigorifice 3.1 Structura camerei termoizolante şi a instalaţiei frigorifice Fig. 1 Macheta experimentală de cameră frigorifică Macheta experimentală, după cum se vede şi în imagine se compune din: 1 - panou termoizolant de perete pentru incinte frigorifice; 2 - compresor frigorific; 1

2 3 condensator răcit cu aer forţat (cu ventilator); 4- vaporizator; 5 - lampa iluminat incinta; 6- ventilator răcire condensator; 7- vas tampon freon; 8- vizor lichid; 9 subrăcitor; 10 - presostat siguranţă diferenţial; 11- filtru impurităţi si deshidrator; 12 - tub capilar; 13 - conducte de legătură din cupru a elementelor componente; 14 - panou comandă; Panoul termoizolant Camera frigorifică este realizată din panou termoizolant de perete pentru incinte frigorifice. Panourile IsoFrig sunt proiectate pentru aplicații cu temperaturi cuprinse între -40 si +0 o C. Domenii de utilizare:camera frigorifice și de refrigerare, prelucrarea alimentelor, aplicaţii cu igiena strictă. 1- tabla FI din oţel zincat conform EN 10346, EN și EN cu următoarele finisaje: PES microni, lac poliesteric, folie PVC alimentara; 2- tabla FE cu următoarele finisaje: PES 15-25microni, lac poliesteric, folie PVC alimentară; 3- miezul: spumă poliuretanică PUR şi PIR (nu este dăunătoare şi nocivă) Capsula agregatului frigorific Compresorul frigorific (Cp) aspiră un amestec de vapori de agent frigorific şi ulei din interiorul capsulei şi îl refulează pe colectorul de refulare. Acest colector, fiind singura legătură rigidă a ansamblului electrocompresor cu capsula agregatului, pentru a atenua vibraţiile electrocompresorului ce se transmit prin el, acesta se realizează sub forma unei serpentine arcuite (litera M). Tot pentru a atenua vibraţiile ce se transmit instalaţiei, electrocompresorul se fixează pe baia de ulei prin intermediul a trei arcuri elicoidale, echidistanţe, cu rol de şuruburi elastice, iar capsula agregatului frigorific este fixat pe prelungirea panoului inferior al camerei frigorifice prin intermediul a patru suporţi de cauciuc, cu şuruburi. Fig. 2. Panoul sandwich termoizolant Fig. 3. Capsula agregat frigorific Pentru a evita pătrunderea aerului umed şi respectiv pierderile de agent frigorific şi de ulei, capsula agregatului frigorific este etanşă. Etanşarea capsulei se face prin asamblarea nedemontabilă, prin sudare pe contur a carcaselor capsulei agregatului frigorific, după ce în prealabil a fost montat electrocompresorul pe baia de ulei. Alimentarea cu energie electrică a electrocompresorului, în condiţiile asigurării etanşări capsulei, se face folosind contacte de trecere ermetice, montate în peretele băii de ulei. Electromotorul (EM) de antrenare al compresorului frigorific este un electromotor monofazic, asincron cu rotor în scurtcircuit, cu doi poli, de curent alternativ, cu tensiunea de 220 V şi frecvenţă de 50 Hz, care funcţionează cu o turaţie între 2800 şi 3000 rpm. El funcţionează în interiorul capsulei agregatului frigorific, în mediu de freon şi ulei, dar fără 2

3 Instalații de climatizare Lucrarea nr. 9 conţinut de umiditate. Din această cauză el trebuie realizat într-o variantă constructivă simplă şi sigură, din materiale care nu interacţionează chimic cu freonul şi uleiul de ungere, rezistent la temperaturi ridicate. Pentru a rezolva problema pornirii, respectiv pentru a scoate din repaus rotorul electromotorului, la pornite, cu ajutorul unei bobine secundare montate geometric decalat, pe stator, cu 90 faţă de bobina principală, se generează un câmp magnetic decalat cu 90 faţă de câmpul magnetic principal. Bobinele statorului sunt realizate din fir de cupru at, cu diametrul de 1-1,5 mm, pentru bobina principală şi, respectiv, cu diametrul de 0,5 mm, pentru bobina secundară. Pentru electrocompresorul cu puterea de 1/6 CP, rezistenţa bobinei principale este de 15,74 I Ω iar cea a bobinei secundare de 49 I Ω. Compresorul frigorific (Cp) al agregatului este un compresor cu piston orizontal (CFO), monocilindric, cu mecanism culisant, amplasat în partea superioară a capsulei agregatului frigorific, montat peste electromotor. Pentru electrocompresorul cu puterea de 1/6CP, compresorul frigorific are o cilindree de 8.78 cm3,debit 1,52m3/h,curentul nominal absorbit 1,93 A, putere răcire in functie de vaporizare la -10 C 336W,+7,2 C 791W, incarcatura ulei 450 cm3, racire compresor V(ventilator), masa 10,4 kg, tensiunea de alimentare 220V. Condensatorul Condensatorul instalaţiei frigorifice este un schimbător de căldură prin suprafaţa care asigură răcirea şi condensarea vaporilor fierbinţi de agent frigorific refulaţi de compresor, folosind ca agent de răcire aerul ambiant, în circulaţie cu ajutorul unui ventilator. El se află amplasat în spatele camerei frigorifice. Iniţial condensatorul a fost realizat, din ţeavă de cupru fi 10 cu dimensiunile: L 360 mm, l 100 mm, H 100 mm. Suprafaţa suplimentară de răcire (tolele din tablă de aluminiu) se fixează pe serpentină prin sertizare sau prin bazare Fig. 4. Condensatorul instalaţiei frigorifice Principalul dezavantaj al acestui aparat schimbător de căldură îl reprezintă rezistenţele termice în zonele de fixare a tolelor precum şi regimul termic neuniform al transferului de căldură, diferit atât pe verticală unui rând de serpentină, cât şi pentru diferitele rânduri consecutive de serpentine verticale. Vas tampon freon Vasul tampon (fig. 5.) are rol de acumulator pentru agentul frigorific și asigură funcţionarea corespunzătoare a instalaţiei frigorifice. În cazul unor defecte care necesită intervenţii pe circuitul frigorific, nu este nevoie să se extragă agentul frigorific din instalaţie, ci acesta este stocat în rezervorul Fig. 5. Vasul tampon de lichid tampon. Vizorul cu indicator de umezeală Vizorul (fig. 6) informează starea agentului frigorific care circulă prin instalaţia frigorifică. Dacă vizorul este montat în faţa filtrului deshidrator, culorile agentului frigorific vizualizate indică: - culoarea verde: nu exista umezeală periculoasă în agentul frigorific; - galben: conţinutul de umezeală este prea mare în întregul sistem de refrigerare Fig. 6. Vizorul 3

4 Instalații de climatizare Lucrarea nr. 9 Subrăcitorul Subrăcirea este definită ca diferenţa între presiunea/temperatura de condensare şi temperatura lichidului la intrarea în laminator. Subrăcirea agentului frigorific este necesară pentru evitarea formarii bulelor de vapori în agentul frigorific în faţa laminări. Bulele de vapori în agentul frigorific reduc capacitatea de laminare şi deci, reduc alimentarea cu lichid către vaporizator. În acelaşi timp are rol şi de evaporarea condensului care vine de la vaporizator, după primele cicluri de functionare. Fig. 7. Subrăcitorul Presostatul de siguranţă Instalaţia frigorifică este dotată cu un presostat de siguranţă diferenţial, la presiune minimă şi maximă KP15 Danfoss. Instalarea acestuia se face pe un suport complet neted. Conectarea la presiune a presostatului trebuie făcută totdeauna la conducte astfel încât lichidul sa nu se poată colecta în burduf. Apariţia acestui lichid poate influenţa reglarea la presiune înaltă. Fig. 8. Presostatul diferenţial Filtrul dezhidratant Este montat pe circuitul instalaţiei frigorifice şi are rolul de a reţine impurităţile mecanice care pot proveni din rodajul electro-compresorului sau din impurităţile existente în schimbătoarele de căldură la momentul montajului. De asemenea, el are rolul să absoarbă umiditatea pătrunsă prin neetanșeități, odată cu aerul atmosferic, în partea de joasă presiune a instalaţiei. Astfel, prin reţinerea apei în filtru deshidrator se evită atât creşterea acidităţii uleiului de ungere a compresorului cât şi obturarea circuitului de agent frigorific prin formarea dopurilor de gheaţă la ieşirea din ventilul de laminare. Filtrul a cărui schemă constructivă este prezentată în fig. 9, este capabil să oprească impurităţile mecanice cu dimensiuni de la 0,5 mm până la 0,5 μm, având la intrare o sită grosieră, poziţia 2, şi la ieşire o sită fină, realizată prin sinterizare, poziţia 3. Pentru reţinerea umidităţii, el este încărcat cu granule de silicagel. Fig 9. Filtrul deshidrator 1-corp filtru; 2- sită grosieră; 3- sită fină; 4- racord dinspre condensator; 5- racord spre tubul capilar; 6- silicagel. Tubul capilar Are rolul de a lamina agentul frigorific astfel încât să se realizeze efectul Joule Thomson pozitiv αh = (dt/dp)h > 0, respectiv de a asigura scăderea temperaturii odată cu cea a presiunii. Camera frigorifică este echipată cu un tub capilar cu Fig. 10. Tubul capilar 4

5 Instalații de climatizare Lucrarea nr. 9 diametrul interior de 0,6 până la 0,7 mm, diametrul exterior de 2 mm şi o lungime variabilă în funcţie de puterea frigorifică a instalaţiei şi respectiv de debitul de agent ce trebuie asigurat. Spre deosebire de ventilul de laminare clasic, unde pierderea de presiune este locală, la trecerea prin diuză, în tubul capilar pierderea de presiune este distribuită de-a lungul tubului. Având în vedere forma şi regimul de funcţionare, tuburile capilare se realizează (se trag) din cupru. Acest material, având o conductivitate termică ridicată, asigură şi transferul de căldură din zona subracitorului regenerativ. Vaporizatorul Vaporizatorul instalaţiei frigorifice este un schimbător de căldură prin suprafaţă, care asigură răcirea aerului din interiorul camerei. Aici, preluând căldura, agentul frigorific se vaporizează. Aerul este agentul purtător de frig între vaporizator şi produsele depozitate în spaţiul frigorific. De regulă, vaporizatoarele asigură răcirea aerului prin convecţie naturală. Mai nou, pentru a intensifica transferul de căldură, se folosesc vaporizatoare ventilate, deci cu convecţie forţată. Asigurarea amorsării circulaţie naturale a aerului din incintă şi o uniformizare cât mai bună a temperaturii în spaţiul răcit se obţine prin montarea vaporizatorului în partea superioară a spaţiului frigorific. Spre deosebire de condensator, vaporizatorul este un schimbător de căldură care funcţionează la presiuni (p 0 = l.. 2 bar) şi temperaturi (t0 = oc) mult mai mici. Astfel, el fiind supus unor solicitări termice şi mecanice mai reduse, atât tehnologia Rool-Bond cât şi aluminiul, ca Fig. 11. Vaporizatorul material de execuţie, reprezintă soluţia ideală pentru realizarea vaporizatorului Structura instalaţiei electrice şi de automatizare Panoul de comandă Este alcatuit din: termostat digital STC 9200, lampa vizualizare funcționare compressor, lampa vizualizare prezență tensiune, comutator de tensiune O/I. Fig 12. Panoul de comandă Termostatul digital STC 9200 Principalele funcții și caracteristici: mod de control, de refrigerare, decongelare și ventilator. Meniul de ulilizator și administrator pot fi setate separate, convenabil nu numai pentru utilizator. Mod de control diferențial și rezoluția de afișare a temperaturii este de 0,1. Fig. 13. Termostatul digital Parametri tehnici principali: 1. Masurarea temperaturii si interval de control C 2. Alimentare:220 VAC 50 Hz 5

6 3.Consum de energie: <5 w 4.Temperatura mediului: 0~60 C 5.Umiditate relativă: 20% - 85% 6. Precizie: 1 7. Dimensiuni:75x34.5x85(mm) 8. Senzori NTC:de masurare temperatura mediu ambient, de măsurare a temperaturii de evaporare. 8. Capacitate releu de compressor: 8A/220VAC 9. Capacitate releu de ventilator și de degivrare: 8A/220VAC 10. Afișaj digital: LED cu trei cifre, indicator luminos de stare (set, de refrigerare, decogelare, ventilator) Termostatul este cel care comandă motorul agregatului, al camerei frigorifice şi în funcţie de temperatura din interiorul acesteia agregatul este pornit sau oprit. Termostatul are două termocuple (senzor) NTC (Negative Temperature Coeficient senzor a carui rezistență electrică scade odată cu temperatura), rezistente la umezeală, una de citire a temperaturii mediului ambiant, iar cealaltă de citire a temperaturi pe vaporizator. Pragurile de temperatură între care acţionează termostatul pot fi alterate prin modificarea valori temperaturii din meniul termostatului digital. Schema electrică a instalaţiei frigorifice Având în vedere că instalaţia frigorifică conţine elemente alimentate cu energie electrică s-au elaborat schemele electrice aferente elementelor respective. Acestea sunt prezentate în figurile de mai jos. Fig 14. Schema electrică a instalaţiei frigorifice 6

7 Fig. 15. Schema electrică a instalaţiei panoului de comandă Fig. 16. Schema electrică a termostatului digital 7

8 4. Modul de lucru Se vor identifica elementele componente ale unei instalații frigorifice şi se vor însuși noțiunile privind funcționarea acesteia, prezentate la punctul 3. Se va pune în funcţiune camera frigorifică prin conectarea fişei cordonului de racordare la priza de curent, după care se rotește comutatorul de pe panoul de comandă pe poziția I. Se va urmări funcționarea instalației; Ecranul termostatului digital va afișa temperatura din camera frigorifică. Cu ajutorul tastelor termostatului se va vizualiza temperatura prescrisă. După realizarea unui ciclu de funcționare se va seta o altă valoare pentru temperatura prescrisă și se va urmări funcționarea instalației. 5. Conținutul referatului Referatul va conține: - structura camerei frigorifice ; - schema electrică a instalației frigorifice; - schema electrică a panoului de comandă; 8