Klimatyzacja Wentylacja Chłodnictwo

Substancje Naturalne

nexik — Sun, 19 Oct 2008 13:01:47 +0000

Wodę można stosowac jako czynnik chłodniczy tylko przy temperaturach parowania powyżej 0 stopni C. W jej przypadku w porównaniu z czynnikami grupy CFC wymagane są od do 200 razy większe strumienie objętościowe, a to oznacza duzy nakład środków technicznych na wykonanie urządzenia. Głównym obszarem zastosowania wody są np. przemysłowe urządzenia chłodniczo absorpcyjne.

Powietrze od dawna znane jest jako czynnik chłodniczy. Na przykład w latach 50-tych urządzenia powietrzne stosowano do klimatyzacji samolotów. Podjęto również próby ich zastosowania w transporcie kolejowym. W przeciwieństwie do urządzeń chłodniczych sprężarkowych wykorzystujacych niskowrzące płyny robocze, powietrze używane jest w urządzeniach chłodniczych gazowych, w których realizowany jest obieg Joule’a. W urządzeniach tych powietrze spręża się, następnie odprowadza ciepło i wreszczie rozpręża do niskiego ciśnienia temperatur i w związku z tym może odbierać ciepło z przestrzeni chłodzonej. Obieg taki może być otwarty lub zmknięty, zależnie od tego czy to samo powietrze, czy też powietrze z otoczenia, będzie sprężane w sprężarce. Energetycznie takie urządzenia są korzystne dopiero przy temperaturze poniżej -40 stopni C.

Węglowodory biorąc pod uwagę zużycie energii, zgodność z materiałami konstrukcyjnymi i rozpuszczalność w olejach mineralnych, są znakomitymi czynnikami chłodniczymi. Jednak palność oraz niebezpieczeństwo wybuchu ogranicza obecnie obszar ich zastosowania do małych zwartych urządzeń chłodniczych i pomp ciepła.

Dwutlenek węgla jest substancją niepalną i nietoksyczną, charakteryzującą się niewielkim szkodliwym wpływem na środowisko. Urządzenia chłodnicze na CO2 w porównaniu do pracujących z czynnikami grupy CFC posiadają jednak dwukrotnie większe zużycie energii. Ciśnienia w układach nim napełnionych są bardzo wysoki (ok. 100 bar), stąd też komponenty i przewody rurowe muszą gwarantować znaczną wytrzymałość. Wady te ograniczają szersze zastosowanie tego płynu roboczego.

Amoniak jest najstarszym znanym czynnikiem, który ma obecnie, tak jak i dawniej, szerokie zastosowanie w przemysłowych urządzeniach chłodniczych w zakresie wydajności od 100 do 5000 kW. Głównymi dziedzinami jego zastosowań są wielkie chłodnie, masarnie, mleczarnie, browary i centra sportowe. Z powodu wprowadzenia zakazu stosowania związków CFC w nowo budowanych urządzeniach, obecnie rozszerza się jego zastosowanie również do mniejszych wydajności. Wykorzystując nową technikę rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń, z bezpośrednim odparowaniem czynnika w parowniku doprowadzanego np. przez termostatyczny zwór rozprężny i wynikające stąd niewielkie napełnienia tego aparatu, staje się możliwe konstruowanie zwartych urządzeń przeznaczonych do chłodzenia wody lub solanki również o niższych wydajnościach, od około 10 kW. Skutkiem swej dużej toksyczności amoniak nie może jednak zastąpić związków typu CFC we wszystkich zastosowaniach.

Czynniki Chłodnicze

nexik — Sat, 18 Oct 2008 12:57:35 +0000

Czynnik chłodniczy to substancja robocza uczesnicząca w wymiarze ciepła w urządzeniu chłodniczym lub pompie ciepła, która pobiera ciepło przez odparowanie w niskiej temperaturze i przy niskim ciśnieniu, a oddaje przez skraplanie przy odpowiednio wyższej temperaturze i wyższy, ciśnieniu. W związku z tym, że zgodnie z drugą zasada termodynamiki, jaki transport ciepła nie może zachodzić samoistnie, należy dla realizacji procesu sprężania dostarczyć pewnej ilości energii.

W najczęściej stosowanych urządzeniach chłodniczych, pracujacych z niskowrzącymi płynami roboczymi, wykorzystuje się ich znaczne ciepło utajone przy zmianach stanu skupienia do odbierania ciepła z ochładzanej przy niskiej temperaturze i pod niskiem ciśnieniem, a skrapla się oddając ciepło w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Zmienia się przy tym koleno jego stan, ponieważ ulega on odparowaniu, jest sprężany, skrapla się i wreszcie zostaje zdławiony.

Substancje przeznaczone do stosowania w urządzeniach chłodniczych powinny charakteryzować się następuującymi własnościami:

niską jednostkową teoretyczną pracą sprężania (niskim nakładem energii),
niską jednostkową wydajnością chłodniczą, zapewniającą mniejszy strumień krążącego w układzie czynnika, a to umożliwia zastosowanie mniejszej sprężarki,
wysokimi współczynnikami przejmowania ciepła, w procesach skraplania i odparowania, zapewniajacymi małe powierzchnie wymienników ciepła,
zerowym potencjałem niszczenia stratosferycznej warstwy ozonowej (ODP),
zerowym potencjałem efektu cieplarnianego (GWP),
brakiem negatywnego oddziaływania na materiały konstrukcyjne i uszczelnienia,
brakiem własności niszczących olej smarny, tzn. nie powinny z nim wchodzić w reakcje chemiczne,
brakiem własności toksycznych, palnych i wybuchowych,
trwałością przy stosowanych ciśnieniach i temperaturach (nie powinny ulegać rozkładowi),
możliwością łatwego wykrywania ewentualnych nieszczelności w instalacji,
przy stosowanych temperaturach skraplania niewysokimi występujacymi przy nich ciśnieniami nasycenia, aby móc stosować lekkie konstrukcje sprężarek,
niskiem punktem krzepnięcia,
wyosko położonym punktem krytycznym
niską cenę.

Dotychczas nie istnieje czynnik chłodniczy, który spełniałby wszystkie wymagania. W związku z tym inżynier chłodnictwa musi dokonać kompromisowych wyborów, i dla każdego zastosowania (wielkość urządzenia, jego typ, temperatura parownia) dobierać odpowiedni płyn roboczy.

Zawory bezpieczenstwa

nexik — Thu, 04 Sep 2008 15:49:22 +0000

Zadaniem zaworów bezpieczeństwa jest zabezpieczenie urządzeń chłodniczych przed zniszczeniem, wywołanym niedopuszczalnie wysokim ciśnieniem wewnetrznym. Rozróżnia się zawory bezpieczeństwa przeznaczone do zbiorników ciśnieniowych oraz zawory przelewowe do sprężarek. Zawory bezpieczeństwa przy przekroczeniu nastawionego na nich ciśnienia tak długo wypuszczają czynnik chłodniczy do otoczenia, aż ciśnienie w miejscu ich zainstalowania opadnie do ustalonej wielkości. W celu ochrony środowiska przed emisją czynników syntetycznych tzw. freonów, należałoby montaż zaworu bezpieczeństwa połączyć z zainstalowaniem wystarczająco dużego zbiornika czynnika chłodniczego, który wymagałby stałego wychładzania.

Filtr przewodu ssawnego

nexik — Tue, 19 Aug 2008 09:50:54 +0000

Filtr przewodu ssawnego posiada szczególnie drobne sito lub wkład filtrujący. Montowany jest on bezpiśrednio przed sprężarką po jej stronie ssawnej. W średnich i dużych urządzeniach chłodniczych należy go stosować obowiązkowo, aby odfiltrować pochodzące z instalacji i wypłukiwane przez czynnik wióry, nagar, brud czy resztki lutu i dzięki temu skutecznie chronić srężarkę.

Po około 14 dniach od uruchomienia nowo instalowanego urządzenia chłodniczego należy sprawdzić filtr przewodu ssawnego i oczyścić go lub wymienić jego wkład na uniknięcia większych spadków ciśnienia.

Rownież zawory rozprężne posiadają filtry lub siatki przeznaczone do oczyszczania z anieczyszeń mechanicznych doprowadzanego do nich ciekłego czynnika chłodniczego.

Sprężarka – wiki 2

nexik — Sat, 16 Aug 2008 07:14:17 +0000

Rodzaje sprężarek

Podział ze względu na stosunek sprężania

* wentylatory dla π < 1.13 (przyrost ciśnienia nie przekraczający 10 kPa)
* dmuchawy dla 1.13 < π < 3
* kompresory[1] dla π > 3

Podział ze względu na budowę

* wyporowe
o sprężarka tłokowa
o sprężarka śrubowa
o sprężarka membranowa
o sprężarka spiralna
o sprężarka Roots
o sprężarka łopatkowa
* przepływowe
o sprężarka promieniowa
o sprężarka diagonalna
o sprężarka osiowa
o sprężarka wirowa
o sprężarka Comprex
* inne
o sprężarka chemiczna (termiczna)

Podział ze względu na rodzaj sprężanego czynnika

* maszyny sprężające powietrzne
* maszyny sprężające gazowe

Podział ze względu na ilość stopni

* jednostopniowe,
* wielostopniowe.

Sprężarki w przemyśle i technice

Sprężarki są szeroko stosowane zarówno w przemyśle (napęd różnego rodzaju narzędzi – kluczy pneumatycznych, szlifierek, wiertarek, młotów, piaskowanie, malowanie natryskowe, dystrybucja gazów technicznych, pompowanie opon samochodowych, przetłaczanie gazu ziemnego, podnoszenie ciśnienia w układach turbin gazowych, turbodoładowanie silnika spalinowego) , transport materiałów sypkich, jak i w gospodarstwie domowym (chłodziarka, wentylator, odkurzacz, suszarka do włosów, i inne).

W technice występuje często konieczność uzyskiwania stosunkowo wysokich ciśnień sprężanego gazu. Ponieważ gaz jest ściśliwy, więc do jego sprężenia potrzebna jest znaczna ilość energii. Zapotrzebowanie energetyczne procesu sprężania można obniżyć poprzez zastosowanie chłodzenia międzystopniowego.

Sprężanie przebiega wtedy w dwóch etapach: wstępnie sprężony gaz przepływa przez chłodnicę międzystopniową (będącą wymiennikiem ciepła), po czym jest dalej sprężany w następnej części sprężarki. Liczba chłodnic może być większa.

Jeśli byłaby nieskończenie wielka, chłodzenie byłoby izotermiczne. Zwykle w technice stosuje się jedną chłodnicę międzystopniową. Korzyści energetyczne wynikają z mniejszej pracy sprężania gazu o niższej temperaturze. Wstępnie sprężony gaz (po sprężaniu adiabatycznym) posiada temperaturę odpowiednio wyższą od temperatury otoczenia, więc stosunkowo łatwo jest go schłodzić. Po schłodzeniu praca sprężania (praca pobrana przez sprężarkę do uzyskania odpowiedniego ciśnienia) będzie mniejsza.

Sprężarki – wiki 1

nexik — Sat, 16 Aug 2008 07:12:52 +0000

Sprężarka – maszyna energetyczna, której zadaniem jest podwyższenie ciśnienia gazu[1] lub wymuszenie jego przepływu (nadanie energii kinetycznej).

W sprężarce ciśnienie ssawne – ps jest nieznacznie niższe od ciśnienia atmosferycznego (na tyle tylko by zachować zdolność ssania), zaś ciśnienie tłoczne pt znacznie wyższe od atmosferycznego, jak na to wskazuje parametr π.

Sprężarki, w których ps jest znacznie niższe, a pt tylko nieznacznie wyższe od ciśnienia otoczenia, nazywane są pompami próżniowymi.

Sprężarki w czasie pracy wydzielają dużą ilość ciepła, które musi być odprowadzone. Układy chłodzenia sprężarek są podobne do układów chłodzenia silników spalinowych. Dla mniejszych jednostek stosuje się chłodzenie bezpośrednie, dla większych pośrednie z chłodnicą. Sam sprężany gaz w wielu przypadkach jest również chłodzony poprzez chłodzenie międzystopniowe (intercooler).

astosowanie
Sprężarki stosuje się tam, gdzie chodzi o[2]:

* zwiększenie gęstości czynnika gazowego,
* podniesienie ciśnienia tego czynnika,
* wymuszenie przepływu,
* podwyższenie temperatury czynnika gazowego, albo też o
* wywołanie dodatniego efektu Joule’a-Thomsona

Parametry pracy maszyn sprężających

* ps – ciśnienie ssawne na wlocie do sprężarki
* pt – ciśnienie tłoczne na wylocie ze sprężarki
* π = pt/ps – stosunek sprężania (spręż)
* Δp = pt – ps spiętrzenie statyczne lub całkowite

Sprężarka

nexik — Sat, 16 Aug 2008 07:08:52 +0000

Sprężarka jest zasadniczym elementem składowym urządzenia chłodniczego, stąd bardzo często określa się ją jako jego serce.

Zadaniem sprężarki jest zasysanie pary czynnika chłodniczego o niskim ciśnieniu oraz niskiej temperaturze i spężanie jej do wysokiego ciśnienia i zwykle wysokiej temperatury.

Według zasady ich działania sprężarki można podzielić na dwie główne grupy a mianowicie na wyporowe i przeływowe. W maszynach wyporowych czynnik chłodniczy sprężany jest w zamkniętej przestrzeni drofą zmiany jej objtości. W przepływowych pary czynnika chłodniczego nabierają energii kinetycznej w wirniku, zuzywanej następnie na zwiększenie ciśnienia płynu.

Ponieważ obecnie w chłodnictwo i klimatyzacja najczęściej stosowane są sprężarki tłokowe.

Szybkie schładzanie mięsa

nexik — Tue, 12 Aug 2008 17:15:24 +0000

W celu zapobieżenia szybkiemu zepsuciu mięsa przez mikroorganizmy dąży się do jak najszybszego jego schłodzenia. Dążenie to znajduje swoje odzwierciedlenie w nowoczesnej przemysłowej technice uboju i obróbki mięsa poprzez zastąpienie tradycyjnych etapów przygotowawczych jego składowania oraz wstępnego schładzania, nowoczesnymi technologiami szybkiego schładzania przy coraz niższych temperaturach i coraz większych szybkościach przepływu powietrza.

Jednak szybkie schładzanie, szczególnie ciepłego jeszcze po uboju mięsa wołowego, prowadzi do pogorszenia jego jakości skutkiem kurczenia się włókien mięśniowych pod wpływem „zimna”.

Podczas szybkiego schładzania mięso staje się twarde i łykowate. Skutków tego procesu nie daje sie już odwrócić żadną późniejszą metodą obróbki mięsa.

To negatywne zjawisko można wytłumaczyć w następujący sposób. Mięśnie zwierzęcia w momencie jego śmierci nie stają się jeszcze mięsem, dopiero na skutek przemian biochemicznych zachodzących w nim po uboju z mięśni powstaje mięso. W momencie śmierci mięsień zawiera jeszcze pewne rezerwy energii w postaci glikogenu. W efekcie przemiany materii glikogen zamienia się w kwas mlekowy i wówczas wartość wskaźnika pH w mięsie maleje z 7,0 do 5,5. Krytycznym obszarem dla kurczenia mięśni jest przedział temperatury od +10 do +15 stopni C. Jeżeli mięso zostanie zbyt szybko schłodzone poniżej tej granicznej temperatury zanim wartość jego wskaźnika pH (stężenie jonów wodorowych) spadnie poniżej 6 (5,7), wówczas mięśnie kurczą się ,co prowadzi do wyciekania soku i stwardnienia mięsa. Dla osiągnięcia odpowiedniej wartości pH mięśnie wieprzowe potrzebują ok 5 godzin, a wołowe 24 do 36 godzin w temperaturze przechowywania od +15 do +18 stopni C. Dopiero po tym czasie mięso można szybko schładzać. Istnieją dwie możliwości uniknięcia kurczenia się mięśni pod wpływem „zimna”, a mianowicie:

powolne schładzanie mięsa aż do osiągnięcia wartości wskaźnika pH równego 5,7;
elektryczne stymulowanie mięśni wkrótce po uboju.

Komory do szybkiego schładzanie mięsa posiadają temperaturę od +3 do -1 stopnia C przy wilgotności względnej powietrza od 90 do 95%. Różnica temperatur między powietrzem w takiej komorze i towarem jest duża, ponieważ wynosi dla wołowiny od 25 do 30 K, natomiast dla wieprzowiny od 35 do 40 K. Obiekty te działają przy bardzo dużym wydatku powietrza pompowanego przez wentylatory parowników równym od 60 do 80 objętości chłodni w ciągu godziny. Wydajność chłodnicza dla takich komór wynosi od 5800 do 8700 Wh/m kwadratowy dzień, a w najszybszych komorach sięga nawet od 25 000 Wh/m kwadrat dzień.

W krajach Unii Europejskiej dotąd stosuje się szybkie schładzanie kurcząt po uboju przez ich zanurzanie przed zamrożeniem w „zimnej” wodzie. W procesie tym następuje nasiąkanie kurcząt wodą do około 5%. W Republice Federalnej Niemiec postanowiono, że poddawane takiej operacji kurczęta nie mogą być zaliczane do klasy handlowej A.

Aby mogły być do niej zaliczone należy zastosować kombinowaną metodę schładzania z wykorzystaniem zarówno powietrza, jak i „zimnej” wody. Proces taki prowadzi się w specjalnym tunelu chłodniczym (temperatura powietrza 0 stopni C) w którym dodatkowo kurczęta są spryskiwane „zimną wodą o temperaturze +2 stopnie C, aby zapobiec ich wysychaniu. Zwiększenie masy kurcząt wynosi przy tym tylko 2%. Sam proces obniżenia ich temperatury od +37 do +2/+3 stopni C następuje w ciągu kilku godzin.

Pomieszczenia do rozbierania i przygotowywania mięsa

nexik — Tue, 12 Aug 2008 17:14:52 +0000

W Stanach Zjednoczonych dokonuje się rozbioru i przygotowywania mięsa zaraz po uboju, a zatem w stanie ciepłym, natomiast w krajach Unii Europejskiej przerabia sie mięso uprzednio schłodzone do około +2 stopni C. W związku z tym w pomieszczeniach produkcyjnych musi byc utrzymana temperatura około +10 stopni C przy wilgotności 60 do 70%, tak aby nie przekroczyć punktu rosy powietrza i uniknąć tym samym wkraplania wody na mięsie. Źródłem napływu powietrza do stanowiska roboczego może być na przykład system wentylacyjny z kanałami tekstylnymi lub specjalna sufitowa chłodnica charakteryzująca sie niewielkim przepływem powietrza, umieszczona nad stanowiskiem roboczym, np typu BK firmy Guntner.

Zasady wyznaczania obciążenia cieplnego chłodni

nexik — Tue, 12 Aug 2008 17:13:19 +0000

Podstawą do obliczeń obciążenia cieplnego chłodni są pierwsza i druga zasada termodynamiki, które można sformułować następująco:

Pierwsza zasada

W układzie zamkniętym energia nie może zniknąć, a jedynie zmienić się w inną formę energii. Energia cieplna i mechaniczna są równoważne
Druga zasada

Ciepło przepływa zawsze od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze.

Zamkniętym układem, stanowiącym przedmiot naszego zainteresowania jest komora chłodnicza, dla której należy sporządzić bilans cieplny. W celu jego opracowania należy uwzględnić wszystkie strumienie ciepła wprowadzane i wyprowadzane z takiego obiektu, a także wszystkie istniejące w nim źródła energii. Energia ta może objawiać się zarówno w postaci ciepła, a także jako energia mechaniczna i elektryczna. Te ostatnie zostają, jak to później wykażemy, w całości zamienione w ciepło

Obciążenie cieplne chłodni jest sumą wszystkich ilości ciepła, jakie muszą zostać odprowadzone przez urządzenie chłodnicze z komory chłodniczej.

Obciążenie to składa się z następujących elementów:

Qd – Ciepła przenikającego przez ściany, sufit i podłogę komory chłodniczej,
Qw – Ciepła odprowadzanego od chłodzonego towaru,
QL – Ciepła oddanego przez powietrze, które zostało wprowadzone do wnętrza komory w sposób niezamierzony, np. przez otwarte drzwi,
Qv – Ciepła związanego z pracą wentylatora chłodnicy powietrza,
Qah – Ciepła wydzielanego podczas prowadzenia operacji oszraniania,
QMa – Ciepła wydzielanego przez oświetlenie, maszyny i podobne urządzenia znajdujące się w komorze,
QMe – Ciepła wydzielanego przez ludzi,
QS – Ciepła stanowiącego rezerwę ze względu na nieprzewidziane zmiany obciążenia cieplnego chłodni

W związku z powyższym bilans cieplny chłodni w ogólnej postaci można zapisać następująco:

Q = Qd + Qw + QL + Qv + Qah + QMa + QMe + QS [Wh]

Przy wyznaczaniu obciążenia cieplnego chłodni oblicza się je jako dobowe, tzn. dla 24 godzin.