490 likes | 1.38k Views
UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ-NAPOCA FACULATAEA DE MECANICA CATEDRA DE TERMOTEHNICA SI MASINI TERMICE . PROIECT DE DIPLOMA. PORUTIU CRISTIAN. 2 0 0 1. Instalatie cu acumulare de gheata pentru prelucrarea laptelui cu capacitate de 300l/h (600l/zi). Autor : student Porutiu Cristian.
E N D
UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ-NAPOCA FACULATAEA DE MECANICA CATEDRA DE TERMOTEHNICA SI MASINI TERMICE PROIECT DE DIPLOMA PORUTIU CRISTIAN 2 0 0 1
Instalatie cu acumulare de gheata pentru prelucrarea laptelui cu capacitate de 300l/h (600l/zi) Autor : student Porutiu Cristian Indrumator : Conf. Dr. ing. Mugur Balan
TEMATICA ABORDATA Utilizarea frigului artificial în industria laptelui si a produselor lactate Calculul necesarului de frigin procesele tehnologice Determinarea puterii frigorifice a instalatiei Calculul termic al instalatiei frigorifice Proiectarea vaporizatorului Proiectarea condensatorului. Tehnologia de fabricare a placii tubulare Calculul economic
Generalitati – utilizarea frigului artificial in industria laptelui-aspecte ale tratamentului frigorific Refrigerarea in bidoane-folosita la punctele de colectare , ptr. cantitati reduse de lapte Refrigerarea in vrac cu serpentine- folosita la ferme sau puncte de stocare si prelucarae
Metode de refrigerare in vrac Refrigerare in vrac cu perete dublu- in peretele dublu vaporizeaza agent frigorific sau circula apa rece Refrigerare in vrac cu serpentine – serpentinele sunt sudate pe pertele interior al vanei-VARIANTA ALEASA Refrigerare in schimbatoare de caldura cu placi – folosite pe scara larga in industria laptelui
Lapte integral Recepţie Curăţare de impurităţi Preîncălzire Smântânire Smântână Pasteurizare (71…74)° C Răcire (3…4 )° C Normalizare Ambalare Depozitare (4…6) ° C Livrare Recepţie lapte Curărţire Smântânire Normalizare smântână Pasteurizare min. + 85 °C Răcire circa + 6 °C Ambalare bidoane Depozitare (4…8) °C Maturare fizică(4…8) °C, 24 h Livrare Calculul necesarului de frig Schema tehnologica de obtinere a laptelui pasteurizat de consum Schema tehnologica de obtinere a smantanei de consum nefermentate
Cantitatile de lapte si de smantana obtinute dupa procesul de smantanire sunt : - lapte cu 2 % grasime – 284 litri - smantana cu 30 % grasime – 16 litri Procesul de racire al laptelui la receptie – se efectueaza intr-un schimbator de caldura cu placi rezulta Qp1
Calculul necesarului de frig pentru racirea laptelui dupa pasteurizare,si a smantanei ( separate si dupa pasteurizare ) S-au determinat: Qp2 necesar procesului de racire al laptelui (in ultimul sector al pasteurizatorului) Qp3 necesar racirii smantanii separate intr-un schimbator cu placi, Qp4 necesar smantanii pasteurizate Schema de principiu a pasteurizatorului de lapte
Determinarea puterii frigorifice a instalatiei τ[h] 22 24 Variatia puterii frigorifice in procesul de prelucrare a laptelui Diagrama de calcul a puterii frigorifice
Calculul instalatiei frigorifice, alegerea agentului frigorific - s-a ales o instalatie frigorifica intr-o treapta de comprimare cu subracitor regenerativ si laminare - s-a efectuat succesiv calculul termic pentru 3 agenti frigorifici R22, R134a si R404A, - rezultand in final performante mai bune pentru R22 -agent de tranzitie (HCFC) - R404A(R125/143a/134a,44/52/4) R134a-CH2FCF3 -agenti ecolocici Ciclul de functionare al instalatiei frigorifice Schema instalatiei frigorifice
Programul de calcul si simulare pentru instalatii frigorifice CoolPack Programul are urmatoarele functii: - utilitati privind refrigerarea - utilaje frigorifice: analiza ciclurilor - utilaje frigorifice: proiectare - utilaje frigorifice: evaluari - utilaje frigorifice: dinamica A fost elaborat de Universitatea Tehnica din Danemarca / 2000 Se gaseste gratuit pe internet la adresa: www.et.dtu.dk./CoolPack
Studiu ptr. alegerea agentului frigorific in Coolpack Se prezinta diagramele logp-i(h) pentru cei trei agenti frigorifici R134a, R404A, R22 pe baza carora s-a efectuat calculul termic pentru instalatia frigorifica R134a R404A R22(AGENTUL ALES)
- ciclul real al instalatiei frigorifice proiectate - interfata cu rezultatele calculului pentru cei trei agenti in conditiile de lucru ale insataltiei, - rezulta performante mai bune pentru R22
Interfata a programului cu valori de intrare si rezultate in instalatie Interfata cu dimensiunile tevilor pe toata instalatia, coeficientul de debit al compresorului si valoarea subracirii
Schema instalatiei frigorifice • C- motocompresor frigorific semiermetic • K - condensator multitubular orizontal • Sr - schimbotor de caldura regenerativ • FD- filtru deshidrator • IC- indicator de curgere si umiditate • V - ventil electromagnetic • VR- ventil de reglaj termostatic • D- distribuitor de lichid • VA- ventil de reglare a presiunii de condensare • V- vaporizator acumulator de gheata • B- bazin izolat • A- agitator • P- pompa de recirculare a apei glaciale • SP- separator de picaturi • PP- presostat combinat • T- termostat de gheata • M1- manometru (1...16) bar • M2- manometru (1...24) bar
Calculul fluxurilor energetice in instalatia frigorifica Dupa alegerea agentului frigorific s-au calculat fluxurile de caldura si puterile necesare in instalatie pentru : - compresor - condensator - vaporizator - subracitor regenerativ
Calculul de alegere al schimbatorului de caldura regenerativ Schimbator de caldura regenerativ reprezentat schematic Diagrama de temperaturi Din diagrama de temperaturi se calculeaza diferenta medie logaritmica , conform careia s-a ales schimbatorul tip HE 4.0 produs de catre ICPIAF S.A., pentru care firma garanteaza valoarea k·S= 11,0 W/˚C
Calculul de alegere a compresorului Criteriul de alegere : - sa asigure debitul masic si volumic necesar conform calculului termic al instalatiei - ptr. conditiile de lucru impuse: raportul de comprimare H =3.94 coeficientul de debit λ = 0,72 S-a ales un motocompresor ermetic SC15/15 CM produs de firma Danfoss Diagramacoeficientului de debit
Alegerea aparatelor auxiliare in instalatia frigorifica - Ventilul de reglaj termostatic se alege functie de puterea frigorifica a instalatiei Q0=2,1 kW temperatura de vaporizare a agentului to= -10 ˚C, TEX2- 0.7. Cod 068Z3211 diferenta de presiune Δp= 10,45 bar; agentul de lucru R22 - Ventilul electromagnetic se alege functie de puterea frigorifica a instalatiei EVR 3 cod 032F2053 agentul frigorific R22, - Filtrul deshidrator se alege puterea frigorifica a instalatiei agentul frigorific R22 DN 032 cod 023U4034 ptr. conducta ф6
Alegerea aparatelor auxiliare in instalatia frigorifica - Ventilul de reglaj al presiunii functie de debitul de apa de racire υ=1,44 mc/h WVFX 25 cod 3N4100 - Separatorul de picaturi functie de viteza vaporilor ICIPIAF- SLV 2,5 - Indicatorul de curgere si umiditate functie de diametrul conductei de lichid - SGI 6 cod 014 - 0007 - Manometru ptr.R22, cu domeniul de presiuni(1…16 )bar - Manometru ptr.R22, cu domeniul de presiuni (1…24) bar, - Presostat combinat tip KP 15 cod 60-1241 - Termostat de gheata cod 077B0220 - Pompa de recirculare se alege functie de - debitul de apa glaciala necesara pasteurizarii - caderea de presiune din instalatie JCR/ 03 M-Belton
Proiectarea vaporizatorului - calculul termic al vaporizatorului - calculul constructiv al vaporizatorului - dimensionarea bazinului - calculul izolatiei termice
Calculul termic al vaporizatorului δg=15mm- grosimea inelului de gheata Lungimea L a serpentinei trebuie sa asigure simultan trei conditii: L1 - sa asigure acumulare necesarului de frig ptr.perioada de suprasarcina L2- sa asigure puterea frigorifica a instalatiei la grosimea maxima a inelului de gheata L2- sa permita topirea intregii cantitati de gheata la suprasarcina L= max(L1,L2,L3) Inel gheata δg Teava vaporizator
Dimensionare unei serpentine,numarul de injectii de lichid Pentru freonul R22 la temperatura de vaporizare si puterea frigorifica rezulta 2 injectii de lichid - din calcule rezulta : 2x6 treceri orizontale si dimensiunile conform figurii - lungimea totala a serpentinei acumulatoare de gheata Lt = 63 m Dimensiunile unei serpentine
Dimensionarea bazinului Dimensiunile bazinului rezulta in functie de dimensiunile serpentinelor, Volum util bazin 1,353 mc
Alegerea izolatiei bazinului,calculul grosimii izolatiei δ δ δ Izolatia utilizata : rasina poliuretanica expandata cu freon R11 λ λ Grosimea izolatiei rezultate δiz = 4 cm asigura coeficientul global de transfer termic ales k= 0,45 W/mpK λ
Proiectarea condensatorului - Calculul termic - Calculul constructiv - Calculul fluidodinamic - Calculul de rezistenta
Calculul termic al condensatorului Condensatorul este de tip multitubular orizontal racit cu apa Numarul de tevi la o trecere n=2 Regimul de curgere este turbulent Densitatea de flux termic transmis se determina cu ajutorul relatiilor criteriale Diagrama de temperaturi a condensatorului
Determinarea grafoanalitica a densitatii de flux termic transmis Metodologia de determinare grafoanalitica a qse Determinarea grafoanalitica a qse si tp Determinarea grafoanalitica a q reprezinta esenta calcului termic al condensatorului,
Calculul constructiv al condensatorului Pasul dintre tevi t = 15 mm Distanta dintre tevi δ = 3 mm Distanta pana la manta u = 5 mm Numarul de treceri z = 8 Lungimea unei treceri L = 1,393 m Numarul total de tevi n =16 Numarul de tevi pe latura hexagonului a = 4 Diametrul cercului circumscris hexagonului D´= 0,082 m Mantaua virolata din tabla la ф 82 t δ D’ Geometria placii tubulare
Calculul fluidodinamic al condensatorului S-au calculat pierderile totale de presiune in tevile condensatorului In cazul de fata exista pierderi locale si liniare de presiune Pierderile totale de presiune Δp= 0,44 bar
Calculul de rezistenta al condensatorului Mantaua - element cilindric supus la presiune pe partea interioara, cu sudura transversala , - se verifica si la incovoiere plana Capacul plan se verifica la incovoiere plana datorata presiunii interioare
Calculul de rezistenta a placii tubulare Detaliu placa tubulara Suprafata de calcul a placii tubulare (f) Placa tubulara se verifica la incovoiere pe suprafata de calcul f
Calculul economic S-a stabilit pretul instalatiei pe baza consumului de material si manopera . S-au calculat manopera (conform legislatiei), pentru stabilirea pretului produsului final S-a efectuat o comparatie cu un produs al firmei YORK (instalatie cu acumulare de frig in bile ceramice)
Inceputul a fost greu Continuarea cu (tare multe) nedumeriri La sfarsit cred ca am “batut” proiectul