PROCES HLAĐENJA U INDUSTRIJI

7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI

1/32

HLAENJE U PROCESNOJ

INDUSTRIJI


2/32

Tehnika hlaenja je grana tehnike koja se bavipostupcima i pojavama hlaenja tijela. Zadataktehnike hlaenja je postizanje temperatura

niih od okoline i njihovo odravanje. Onaobuhvaa sve procese i postupke, kao i ureaje,postrojenja i komponente koji slue postizanju,odravanju i koritenju temperatura niih od

okoline temperature.


3/32

Tehnika hlaenja ima iroku primjenu uraznim granama ljudske djelatnosti:

u domainstvu: hlaenje i smrzavanje namirnica kuanski hladnjaci izamrzivai

u trgovini: dio hladnog lanca, tu su rashladne komore i vitrine uprodajnim prostorima. u procesnoj i kemijskoj industriji: kontrola brzine odvijanja procesa,

postizanje odgovarajuih topivosti kod smjesa, ukapljivanje plinova injihovo skladitenje, hlaenje u naftnoj industriji u cilju uklanjanjavoska, proizvodnja sintetike gume, petrohemija, farmaceutska industrija.

proizvodnja i obrada metala: vlaenje zraka za visoke pei, toplinskaobrada, sklapanje dijelova s dosjedima da bi se izbjeglo grijanje


4/32

laboratoriji: za ispitne stanice strojeva, vozila i ureaja koji radepri niskim temperaturama, umjetna atmosfera

u klimatizaciji: u cilju odravanja temperature i vlanosti zraka,hlaenjem ili grijanjem (toplinske pumpe) zraka ili medija zaprijenos topline u klimatizacijskim postrojenjima.

u medicini i biologiji: za lokalnu anesteziju, olakavanje stanjabolesnika, usporavanje metabolizma, konzerviranje krvi ili dijelovatijela namijenjenih transplantaciji, kriohirurgija

u transportu: dio hladnog lanca kojeg ine proizvodnja, transport,distribucija i potronja. U cilju ouvanja kvalitete tokomtransporta namirnice se moraju odravati na eljenoj temperaturi.Brodski rashladni ureaji slue za hlaenje skladita robe,provijanta, kontejnera ili spremnika za transport ukapljenihplinova.

u sportu: klizalita, bob staze, proizvodnja umjetnog snijega


5/32


6/32

Ureaji za smrzavanje mogu se podijeliti na:

- ureaji za smrzavanje u struji zraka

- ploasti ureaji za smrzavanje

- ureaji za smrzavanje pricanjem proizvoda

hladnom tekuinom ili uranjanjem uhladnutekuinu (npr. solna otopina)


7/32

Za smrzavanje u struji zraka, pritemperaturama oko 35 , koriste se tuneli sprisilnom cirkulacijom zraka u kojima seproizvodi ne kreu (arni tuneli), kao i tuneliu kojima se proizvodi kreu na transporteru iliu fluidiziranom sloju (kontinualni tuneli).

Ureaji za smrzavanje pricanjem proizvodatekuinom koja isparava ili umakanjem u takvutekuinu (npr. tekui koji kod pritiska 1 barisparava kod temperature 196 , pa se povrinaproizvoda praktiki trenutno smrzne).


8/32

Za ostvarivanje hlaenja mogu seiskoristiti razne fizikalne pojave:

Promjena agregatnog stanja (kopnjenje krute materije, isparivanjetekuine, sublimacija)

Ishlapljivanje tekuine Desorpcija plinova Strujanje velikim brzinama u vrtlonoj cijevi Termoelektrini efekt Ekspanzija komprimiranih plinova uz dobivanje mehanikog rada Priguni efekt (Joule Thomsonov efekt) Termomagnetski efekt Elektrokaloriki efekt


9/32

Hlaenje odvojenim procesima (kopnjenje leda,isparivanje tekuine, sublimacija suhog leda krutog )moe trajati dok na raspolaganju stoji odreena

materija. Nakon toga zalihu te materije treba obnoviti.To su odvojeni procesi (diskontinuirani).

Neprekidno hlaenje moe se postii tako da se radnamaterija pogodnim krunim procesom nakon

ostvarivanja efekta hlaenja ponovno vrati u prvobitnostanje uz utroak energije. Tako npr., koristei efekthlaenja koji nastaje uslijed isparavanja, radakompresijskih rashladnih ureaja...


10/32

Kompresor

Ispariva

Kondenzator

Priguni ventil


11/32

Komprimira radnu materija od pritiskaisparavanja do pritiska kondenzacije s ciljem da

joj se temperatura podigne iznad temperature

okoline. Kompresori se dijele na hermetike,

poluhermetike i otvorene.


12/32

Dok radna materija isparava, ona apsorbiratoplinu i hladi materije i/ili prostor kojegelimo rashladiti.

Prema nainu rada isparivai se dijele na

potopljene i suhe


13/32

Vrue pare radne materije iz kompresora seprvo hlade, kondenziraju, te pothlauju prijenaputanja kondenzatora.

Prema nainu hlaenja kondenzatori se dijelena vodom hlaene, zrakom hlaene, ikombinirano, vodom i zrakom hlaenekondenzatore.


14/32

Dozira i priguuje radnu materija s pritiskakondenzacije na tlak isparavanja. Kapljevitaradna materija prolazi kroz priguni ventil iz

podruja visokog pritiska u podruje niegpritiska. Zbog toga radna materija ekspandira iistodobno isparava.

Termoekspanzijski ventil (TEV) ili ventil s

plovkom na niskotlanoj strani (VPNT).


15/32

halogenirani derivati zasienih ugljikovodika(freoni)

anorganske materije (voda, , amonijak),

ugljikovodici (propan, izobutan) CFC clorofluorocarbons, (npr. R12)

HCFC hydrochlorofluorocarbons

HFC hydrofluorocarbons, (R407C)


16/32

Kod ureaja s diskontinuiranim pogonom estose koristi kruti adsorbent.

Kod ovih ureaja se koriste procesi adsorpcijepara ili plinova u krutim adsorbentima.

Obzirom da je adsorbent kruta materija mora se

proces odvijati naizmjenino s krutom iliplinovitom radnom materije.


17/32


18/32

Radne materije za apsorpcijske rashladneureaje su smjese, najee dvojne. Umjesto

kompresora tu imamo tzv. termokompresor,koji se sastoji iz generatora, apsorbera,prigunog ventila i pumpe). Za pogon ureajase troi toplina, a ne mehaniki rad kao kod

kompresijskih ureaja.


19/32


20/32

Najea radna materija zaove ureaje je voda. U tomsu sluaju ovi rashladniureaji primjenjivi zatemperature iznad 0.

Kod ovih se ureaja za

pogon troi toplina, nemapokretnih dijelova ijednostavno je odravanje.

Nedostatak je niska korisnostu usporedbi s kompresijskimparnim procesima, a kod

koritenja vode kao radnematerije i nemogunostpostizanja niih temperatura.


21/32

Kod ishlapljivanja prelaze molekule tekuinepreko granine povrine izmeu tekuine i plina u

nezasieni plin koji struji iznad tekuine. Priishlapljivanju se, ovisno o stanju granine povrinei plina iznad tekuine, moe pojaviti zagrijavanjeili hlaenje plina.

Ishlapljivanjem se moe postii relativno malirashladni uinak ako je stanje zraka bliskozasienju.


22/32


23/32

Ranque Hilschova vrtlona cijev


24/32

Ako se u cijev kakva je prikazana na slicitangencijalno upuhuje komprimirani zrak s

temperaturom okoline, doi e uslijed pojavapovezanih sa strujanjem velikim brzinama idjelovanjem centrifugalne sile do razdvajanjastruje zraka na topliju i hladniju od okoline .

Ovo hlaenje nije ekonomino. Primjenjuje seza male rashladne uinke.


25/32

Kod realnih plinova mogue je priguivanjemostvariti rashladni efekt promjenu temperature.

Da bi se plin mogao ukapljiti, treba mu sniziti tlak

i temperaturu ispod kritinih vrijednosti, jer tek tuplinovita i kapljevita faza mogu usporednopostojati.

Ako idealni plin priguujemo od nekog vieg

pritiska p na tlak , njegova se temperatura nemijenja. Realni plinovi se tako vladaju samo priniim tlakovima, dok se pri viim tlakovimanjihova temperatura vie ili manje mijenja.


26/32

-Lindeov postupak ukapljivanja temelji se na Joule - Thomsonovom prigunom efe


27/32

Periodini rad:

I faza adsorpcija plina (helija) u aktivnom uglju, pri

emu se toplina adsorpcije odvodi hlaenjem pomouisparivanja tekueg vodika pod vakuumom.

II faza: helij se uslijed odsisavanja desorbira iz

aktivnog uglja, toplina desorpcije namiruje se toplinomakumuliranom u aktivnom uglju, zbog egatemperatura uglja opada.


28/32


29/32

1.U tehnici niskih temperatura, koristi se ciklusadijabatske demagnetizacije paramagnetskih soli.Koristi se promjena entropije pri promjeni

magnetskog polja.2.Koristi se za manje rashladne uinke, za hlaenjeelektronikih sklopova, u svemirskoj tehnici i zavojne namjene.


30/32

Da bi se toplina u rashladnom procesu prenijela snie na viu temperaturu, potrebna su najmanje

dva toplinska izmjenjivaa.Jedan od njih omoguuje da se toplina shlaenog tijela prenese na radnu materija procesa,a drugi da se toplina od radne materije predaokoliu.


31/32

Kod parnih procesa radnamaterija mijenja agregatnostanje pri prolasku krozove izmjenjivae, pagovorimo isparivau/

kondenzatoru. Temperatura T1

predstavlja kodkondenzatora ulaznutemperaturu medija koji

hladi radnu materija a kodisparivaa ulaznutemperaturu hlaenogmedija.


32/32

-gdje je k [W/m2K] koeficijent prolaza topline, A [m2] povrinaizmjenjivaa i Tm srednja temperaturna razlika koja se rauna kao

Poveanje faktora hlaenja moe se postii na vie naina:poveanjem povrine izmjenjivaapoveanjem protoka materije za prijenos topline koja u kondenzatoruhladi radnu materijapoveanjem protoka hlaene materije u isparivaupoveanjem koeficijenta prijelaza topline

Documents

PROCES HLAĐENJA U INDUSTRIJI