Download doc - Licenta Frig

Transcript
Page 1: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

UNIVERSITATEA TEHNICĂ „GH. ASACHI” IAŞIFACULTATEA DE MECANICĂ

SECŢIA MAŞINI ŞI ECHIPAMENTE TERMICE

FRIGIDER CASNIC CUCOMPRIMARE MECANICĂ

Conducãtor ştiinţific: ŞEF LUCRĂRI ING. MIHAI PRODAN Student: ADRIANA PATRAŞCU

IUNIE 2008

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica

Page 2: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

CUPRINS

Memoriu justificativ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Tema proiectului.

CAPITOLUL 1. Introducerea în tehnica frigului artificial

1.1.Introducere……………………………………………8

1.2. Evoluţia frigiderelor casnice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

1.3. Importanţa social economică a tehnologiilor

frigorifice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

1.4. Elemente privind tehnica obţinerii

temperaturilor scăzute. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

1.4.1. Noţiuni introductive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.4.2. Procedee de obţinere a frigului utilizate în

tehnica frigului. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

CAPITOLUL 2. Agenţi frigorifici. Uleiuri de ungere.

Substanţe anticongelante. Materiale izolante

2.1. Agenţi frigorifici. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.1.1. Introducere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.1.2. Denumirea şi clasificarea freonilor. . . . . . . .31

2.1.3. Proprietăţi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.1.4. Agenţii frigorifici utilizaţi. . . . . . . . . . . . . . .43

2.1.5. Impactul freonilor asupra mediului. . . …….46

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 2

Page 3: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

2.2. Materiale izolatoare……………………………….53

2.3. Uleiuri de ungere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56

2.4. Substanţe anticongelante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58

CAPITOLUL 3. Calculul termic al unei instalaţii frigorifice cu

comprimare mecanică de vapori într-o treaptă

3.1. Calculul termic al instalaţiei. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.1.1. Calculul termic al instalaţiei cu R 134a. . . .62

3.1.2. Calculul termic al instalaţiei cu R 12. . . . . .67

3.2. Studiul exergetic al ciclului teoretic. . . . . . . . . . . . .71

3.2.1. Calculul exergetic cu R134a. . . . . . . . . . . . 71

3.2.2. Calculul exergetic cu R12….. . . . . . . . . . . .71

CAPITOLUL 4. Compresoare frigorifice

4.1. Compresoare cu piston . . . . . . . . . . . . ……………74

4.2. Calculul termic al compresorului cu piston

4.2.1.Calculul termic al compresorului cu

R134a……………………………….85

4.2.2. Calculul termic al compresorului

cu R12………………………………88

4.2.3. Alegerea compresorului. . . . . . . . . . 90

CAPITOLUL 5. Construcţia şi funcţionarea motocompresoarelor

ermetice

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 3

Page 4: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

5.1. Generalităţi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

5.2. Electromotorul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99

5.2.1. Electromotorul asincron monofazat . . . . . . .99

5.2.2. Electromotorul cu înfăşurare auxiliară

de pornire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

5.2.3. Electromotorul cu condensator de pornire .105

5.2.4. Electromotorul cu condensator de pornire şi

condensator de funcţionare . . . . . . . . . . . . 106

5.2.5 Electromotorul cu condensator permanent .108

CAPITOLUL 6. Alegerea schimbătoarelor de căldură

6.1. Vaporizatorul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109

6.1.1. Generalităţi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109

6.1.2. Alegerea vaporizatorului . . . . . . . . . . . . . .111

6.2. Condensatorul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114

6.2.1. Generalităţi . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .114

6.2.2. Alegerea condensatorului . . . . . . . . . . . . 114

CAPITOLUL 7. Reglajul şi automatizarea proceselor frigorifice

7.1. Noţiuni generale . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .120

7.2. Reglajul puterii frigorifice a compresoarelor cu piston.

7.2.1. Metode de reglaj în trepte(discontinuu) . .121

7.2.1.1. Reglajul prin pornirea şi

oprirea repetată a compresorului .121

7.2.1.2. Reglajul prin mărirea spaţiului mort . .

7.2.1.3. Reglajul prin variaţia vitezei . . . .122

7.2.1.4. Reglajul prin mers în gol . . . . . . .123

7.2.2. Metode de reglaj continuu . . . . . . . . . . . . 123

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 4

Page 5: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

7.2.2.1 Reglajul prin închiderea întârziată

a supapelor de aspiraţie . . . . . . . . . 123

7.2.2.2. Reglajul prin laminarea

vaporilor aspiraţi . . . . . . . . . . . . . .123

7.2.2.3. Reglajul prin conductă de by-pass 124

7.3. Releul de pornire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

7.3.1. Releul de pornire…………………...126

7.3.2. Releul de current……………………127

7.3.3. Releul de tensiune…………………..128

7.4. Releul de protecţie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

7.5. Termostatul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129

7.6. Schema electrică a frigiderului casnic. . . . . . . . . . .131

CAPITOLUL 8. Defecţiunile şi cauzele producerii lor la frigiderele

casnice

8.1. Indicatori de funcţionare normală

a agregatului frigorific . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136

8.2. Defecţiuni şi cauzele producerii lor . . . . . . . . . . . .140

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 5

Page 6: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Memoriu Justificativ

Tehnologiile de fabricare a instalaţiilor frigorifice de refrigerare şi

conservare a produselor alimentare a luat o mare amploare. Scopul major al

utilizării instalaţiilor frigorifice de refrigerare şi conservare a produselor

alimentare este de a dezvolta şi perfecţiona toate verigile lanţului frigorific

în aşa fel încât, prin acesta, să se contribuie în cât mai mare măsură la

satisfacerea necesităţilor de alimentaţie raţională şi diversificată a populaţiei,

la creşterea gradului de bunăstare şi civilizaţie.

Modernizarea tehnologilor de utilizare a frigului artificial în

refrigerarea şi conservarea produselor alimentare impun, pe de o parte

perfecţionarea sistemelor frigorifice, îmbogăţirea concepţiei şi

performanţelor maşinilor şi aparatelor din cadrul acestora.

Lucrarea de faţă prezintă proiectarea unui frigider casnic cu comprimare

mecanică de vapori. Lucrarea este structurată în opt capitole.

Capitolul unu tratează bazele obţineri frigului artificial, evoluţia

frigiderelor casnice, importanţa social economică.

Capitolul doi prezintă generalităţi despre agenţii frigorifici şi

materiale izolatoare, expunându-se proprietăţile agenţilor frigorifici,

făcându-se o comparaţie între mai mulţi agenţi şi problematica influenţei lor

asupra mediului.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 6

Page 7: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Capitolul trei tratează despre calculul termic al unei instalaţii

frigorifice cu comprimare mecanică de vapori, calculul termic şi calculul

exergiei pentru instalaţiile care folosesc agentul frigorific R 12 şi R 134a.

Capitolul patru prezintă câteva generalităţi despre compresoarele

frigorifice, uleiuri pentru compresoare şi calculul termic pentru agenţii

frigorifici R 12 şi R 134a, şi alegerea compresorului.

Capitolul cinci prezintă construcţia şi funcţionarea

motocompresoarelor ermetice.

Capitolul şase prezintă modul de alegere al schimbătoarelor de

căldură, diferite tipuri de vaporizatoare şi condensatoare.

Capitolul şapte prezintă câteva date tehnice privind reglajul şi

automatizarea proceselor frigorifice, releu de pornire, releu de protecţie şi

schema electrică.

Ultimul capitolul tratează indicatori de exploatare a frigiderelor şi

congelatoarelor casnice, indicatori de funcţionare normală a agregatului

frigorific, defecţiunile şi cauzele producerii lor.

Prin natura ei, lucrarea face legătura între specialitatea de

frigotehnist şi beneficiarii frigului artificial.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 7

Page 8: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Capitolul I

Introducere în tehnica obţinerii

frigului artificial

1.1 Introducere

Analiza unei ţări din punct de vedere tehnico-economic se poate

face şi după nivelul de dezvoltare a industrei frigului. Această industrie este

la fel de importanta ca industria energetică, cele două sectoare aflându-se

într-o „simbioză”, mai exact nu se poate concepe producerea frigului

artificial fără energie electrică, iar în ultimul timp frigul artificial ajută la

apariţia unor fenomene ce pot revoluţiona producţia şi transportul energiei

electrice.

Energia electrică s-a aflat încă de la începuturile frigotehniei

moderne la originea proceselor din majoritatea sistemelor frigorifice.

Se poate afirma că tehnologiile frigorifice au jucat şi vor juca un rol

esenţial, crearea unor condiţii din ce în ce mai bune vieţii generaţiilor actuale

şi viitoare.

Un corp ce are temperatura mai ridicată decât al mediului ce-l

înconjoară, fie el lichid sau gazos, se va răci pe cale naturală până la o

temperatură de echilibru. Răcirea unui corp sub temperatura ambiantă, se

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 8

Page 9: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

poate realiza numai printr-un aport de energie din exterior (de obicei energie

electrică), aceasta realizându-se numai într-un sistem frigorific. Acest lucru

se poate observa în figura 1.1.

Fig.1.1 Aport de energie din exterior într-un sistem frigorific.

În care:

Qo - căldura preluată de la sursa rece;

Qc - căldura cedată la sursa caldă;

W - energia consumată de sistem pentru transferal căldurii.

Ecuaţia de bilanţ termic are următoarea formă :

Qo+W=Qc

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 9

Page 10: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Pentru răcirea artificială a corpurilor se întrebuinţează maşini sau

instalaţii speciale. Maşinile folosite pentru preluarea căldurii de la corpurile

supuse răcirii, pe care o transmit mediului înconjurător mai cald, se numesc

maşini frigorifice.

În construcţia frigiderelor casnice se folosesc maşini frigorifice cu

vapori deoarece procesul de răcire a oricărui obiect se realizează datorită

fierberii (vaporizării) unor lichide speciale, numite agenţi de lucru sau agenţi

frigorifici, care circulă într-un sistem închis.

Sistemele frigorifice se clasifică astfel:

I) După natura energiei consumate:

a) energie mecanică – sisteme frigorifice cu comprimare

mecanică;

b) energie termică;

c) energie electrică.

Sistemele frigorifice care consumă energie mecanică se pot

clasifica după natura fluidului de lucru astfel:

a) sisteme frigorifice cu comprimare mecanică de gaze – la care

agentul de lucru rămâne tot timpul în faza gazoasă pe parcursul desfăşurării

ciclului

1) sisteme frigorifice cu comprimare mecanică de vapori – la care

au loc schimbari de fază L V (lichid – vapori)

b) sistemele frigorifice consumatoare de energie termică pot fi:

1) cu comprimare termocinetică (cu ejecţie);

2) cu comprimare termochimică (cu absorbţie):

- absorbţie;

- adsorbţie;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 10

Page 11: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

- ambele metode sunt valabile în cazul vaporilor.

II) După poziţia temperaturii ambiante:

a) instalaţii frigorifice – unde temperatura mediului ambiant este mai

mică decât temperatura de condensare ;

b) pompe de căldură – unde temperatura mediului ambiant este mai

mică decât temperatura de vaporizare ;

c) termofrigopompe.

Performanţele frigorifice a unui sistem frigorific se notează cu

COP ( coeficient de performanţă) şi se defineşte astfel pentru cele 3 cazuri:

a) se notează cu – se numeşte eficienţă frigorifică;

b) se notează cu – se numeşte eficienţă termică;

c) se utilizează ambii indicatori.

III) După valorile temperaturii de vaporizare :

a) – pompe de caldură;

b) – domeniul climatizării;

c) – domeniul frigului moderat;

d) .

Pentru conservarea şi păstrarea alimentelor se vor folosi instalaţiile

frigorifice având cu comprimare mecanică de vapori, situate în

domeniul frigului moderat.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 11

Page 12: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Fig. 1.2. Randamentul exergetic pentru diferite cicluri

În figura 1.2. este prezentat randamentul exergetic ηE =ηE(To)

pentru diferite cicluri frigorifice şi criogenice.

1 – ciclu frigorific cu comprimare de vapori;

2 – ciclu criogenic cu laminare;

3 – ciclu criogenic cu detentor;

4 – ciclu criogenic Stirling într-o treaptă.

Din figura 1.2. se poate observa că ηE are valoarea cea mai ridicată

în cazul instalaţiilor cu comprimare de vapori, de astfel acestea sunt cel mai

des întâlnite în practică.

Maşina frigorifică cu comprimare mecanică de vapori este

compusă din compresorul – C acţionat de electromotor, vaporiatorul – V,

condensatorul – Cd şi ventilul de laminar –VL. Toate aceste componente

sunt racordate între ele printr-un sistem închis de conducte, racordate

ermetic, încărcate cu agent frigorific.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 12

Page 13: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Fig. 1.3 Principiul de funcţionare al maşinii frigorifice

Prin pornirea compresorului, vaporii agentului frigorific din

vaporizator intră prin conducta de aspiraţie în cilindru, unde sunt comprimaţi

şi sunt refulaţi sub presiune prin conducta de refulare în condensator. În

condensator vaporii de agent frigorific sub presiune ridicată cedează căldura

mediului înconjurător (apa, aer), condensându-se sub formă de lichid.

Agentul frigorific sub formă de lichid şi vapori intră în vaporizator, prin

ventilul de reglaj, unde fierbe la presiune scăzută, preluând căldura de la

mediul de lucru. Vaporii formaţi în vaporizator sunt aspiraţi de compresor,

comprimaţi în cilindru, şi refulaţi în condensator sub presiunea de

condensare.

1.2. Evolutia frigiderelor casnice

Primul frigider casnic a fost inventat de către un inginer francez,

Abbe Marcel Audiffren, în anul 1894. Inventat în Franţa, el a fost fabricat

totuşi în SUA de către societatea Audiffren Refregerating Machine Co. din

New York între anii 1911-1928. Folosea ca agent de lucru dioxidul de sulf

(R-764) şi a fost primul frigider echipat cu compresor ermetic.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 13

Page 14: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

General Electric a început fabricarea unităţii de refrigerare

Dumbbel în anul 1910 în cadrul fabricii sale din Ford Wayne Works sub

licenţa lui Johns Manville. Această unitate e folosită, în general, pentru

răcirea laptelui.

Clark Orr, inginer şef la General Electric, a dezvoltat personal

prima unitate de refrigerare ermetică pentru uz casnic sub denumirea de

OC2. OC2 folosea un compresor cu cilindru oscilant de la Audiffren iar ca

agent utiliza dioxidul de sulf. Turaţia compresorului era în jur de 1750

rot/min şi lucra într-o atmosferă de dioxid de sulf.

Christian Steenstrup alături de Walter Timmermen au dezvoltat

aşa numitul DR (Domestic Refrigerator), prima unitate numindu-se Monitor

Top. Compresorul acestei unităţi avea o putere de 130 W şi lucra într-o

atmosferă de dioxid de sulf. Varianta DR3 dezvolta o putere de 176 W.

Această unitate era prevăzută cu un singur vaporizator care nu ofera un

randament corespunzător încercându-se fabricarea lui chiar din porţelan.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 14

Page 15: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Cele mai bune frigidere ale anilor 30’ au fost cele din seria CK.

Ele folosesc ca agent frigorific freonul R12 care înlocuia cu succes dioxidul

de sulf considerat periculos pentru om datorită iritaţiei ochilor şi a mirosului

dezagreabil.

Vaporizatorul acestui frigider este realizat din tablă de oţel.

Consumul de energie electrică al acestei unităţi era extrem de mic, el fiind în

jur de 20 KW. La ora actuală se observă o tendinţă de automatizare a

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 15

Page 16: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

frigiderelor şi congelatoarelor casnice, ajungându-se aproape la un control

total al funcţionării.

Datorită electronicii, au apărut noi dispozitive de automatizare

care au dus la apariţia decongelării automate, afişarea digitală a temperaturii

din fiecare compartiment al frigiderului, reglarea turaţiei de funcţionare a

motocompresorului, etc. De actualitate sunt frigiderele ce folosesc

motocompresoare, deoarece au un randament şi o durată de funcţionare

ridicată, renunţându-se în schimb la construcţia celor cu absorbţie.

Modelele constructive de frigidere sunt numeroase, dar în

principal se evidenţiază 3 tipuri:

– cu un singur compartiment – folosesc la răcirea alimentelor,

denumite şi răcitoare;

– cu două compartimente – unul folosit la răcirea alimentelor şi

celălalt compartiment pentru congelare, denumite frigidere;

– cu unul sau mai multe compartimente – folosite la congelarea

alimentelor numite şi congelatoare;

O soluţie modernă şi convenabilă o constituie amplasarea

motocompresorului în partea de jos şi în spatele lăzii frigorifice. Frigiderele

modrene au camera interioară executată din tabla de aluminiu, iar stratul de

izolaţie realizându-se prin injecţie de poliuretan rigid, această spumă

umplând tot volumul aflat între carcasa exterioară şi camera interioară.

Unul din cele mai performante frigidere fabricate în România la ora

actuală este frigiderul KNF–30, produs de firma Arctic Găeşti.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 16

Page 17: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Frigiderele se clasifică astfel:

1. După forma şi locul de amplasare:

– frigidere de pardoseală;

– frigidere tip măsuţă;

– frigidere cu masă de bucătărie;

– combine de tip frigider servantă;

– frigidere de perete;

– frigidere înzidite în perete.

Cele mai întâlnite sunt frigiderele sub forma unor dulapuri verticale

sau orizontale.

2. După mediul ambiant:

– normale – se găsesc în zonele cu climat moderat unde temperatura

mediului ambiant este în jur de 32°C;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 17

Page 18: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

– tropicale – se întâlnesc în zone tropicale unde temperatura ambiantă

este în jur de 43°C.

3. După modul de circulaţie a aerului;

– cu circulaţie naturală;

– cu circulaţie forţată;

– cu circulaţie mixtă.

În Japonia sunt mai numeroase cele cu circulaţie mixtă. La ora

actuală accentul se pune pe sistemele frigorifice casnice prevăzute cu

sisteme de decongelare automată (no frost), la care decongelarea şi

eliminarea apei se face automat, mai exact apa acumulată în timpul

procesului de decongelare se scurge printr-o ţeavă care face corp comun cu

suprafaţa capsulei motocompresorului. Căldura acestuia va duce la

evaporarea apei asfel intervenţia omului nu este necesară.

O alta soluţie modernă este realizarea camerii interioare din

polistiren dur cu o grosime de 4–6 mm, acesta fiind introdus prin încălzirea

şi presare sau direct din granule de polistiren. La frigiderele moderne

raportul dintre înalţime şi lăţime se situează între valorile 1,8...2,3, mai exact

un frigider de pardoseală nu trebuie să aibă o lăţime mai mare de 600 mm şi

o înălţime mai mare de 1.750 mm. Nivelul zgomotului la frigiderele

moderne se situează între 25...35 db.

Frigiderele actuale se construiesc cu un volum interior cuprins

între 40...50 litri.

1.3. Importanţa social – economică a tehnologiei frigului

În cadrul industriei alimentare, tehnica şi tehnologia frigului au un

rol esenţial, comparabil ca importanţă şi semnificaţie cu cel al energiei

electrice pentru ramurile industriale ale economiei naţionale. Pe toate

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 18

Page 19: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

verigile lanţului dintre producerea şi consumul bunurilor alimentare, frigul

artificial constituie un factor major, determinant în conservarea şi

prelucrarea materiilor prime alimentare.

Se poate afirma că tehnologiile frigorifice au jucat şi vor juca un rol

esenţial crearea unor condiţii din ce în ce mai bune vieţii generaţiilor actuale

şi viitoare.

Deoarece creşterea demografică este continuă, avându-se în vedere

creşterea populaţiei urbane în detrimentul celei rurale, problemele energiei,

producerii alimentelor şi a distribuţiei acestora către consumatori, reprezintă

probleme actuale de mare însemnătate şi cu adânci implicaţii in viaţa

economică şi socială.

Rezolvarea acestor probleme implică pe de o parte creşterea

producţiei agricole, iar pe de altă parte asigurarea unui lanţ frigorific cât mai

perfecţionat care să asigure conservarea şi distribuţia materiilor prime şi a

produselor alimentare cu minimum de pierderi. Se poate afirma că, în

economia mondială pe lângă preocupările privind modernizarea agriculturii,

atragerea în circuitul agricol de noi suprafeţe, intensificarea producţiei

agricole prin realizarea de sisteme complexe de irigaţii şi utilizarea mai

substanţială a resurselor de proteine din oceane, există şi preocupări de mare

amploare privind conservarea pe perioada de timp dintre producţie şi

consum a produselor alimentare.

Laturile fundamentale ale rolului pe care îl au tehnologiile

frigorifice pentru industria alimentară sunt:

asigurarea condiţiilor optime de conservare şi distribuţie a

bunurilor alimentare perisabile cu minimum de pierderi din valoarea lor

nutritivă;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 19

Page 20: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

asigurarea distribuţiei în timp şi spaţiu a materiilor prime

alimentare şi a bunurilor alimentare existente sau produse în anumite arii

geografice şi în anumite perioade de timp ale anului;

păstrarea în cel mai înalt grad a caracteristicilor calitative şi în

special a celor nutritive ale materiilor prime şi ale produselor;

asigurarea condiţiilor optime de microclimat pentru

desfăşurarea unor procese biochimice la temperaturi scăzute (procese de

fermentare, de maturare, etc.) sau pentru obţinerea unor produse cu

consistenţă mărită (la fabricarea unturii, a îngheţatei ş. a.);

economia substanţială a resurselor care, prin prelucrarea prin

frig asigură cele mai reduse consumuri de materii prime ;

reducerea consumurilor specifice de energie, având în vedere

că tehnologiile frigorifice sunt mai avantajoase din punct de vedere energetic

in raport cu alte tehnologii alimentare;

asigurarea calităţii produselor alimentare şi diversificarea gamei

şi a sortimentajului acestora.

Cele mai multe produse sunt perisabile şi nu pot fi păstrate pentru

orice perioadă importantă de timp fără pierderi substanţiale, atât cantitative

cât şi calitative.

Procesele care determină deteriorarea calităţii sunt, în special,

activitatea microbiologică, reacţiile chimico-biologice şi reacţii fizice. În

scopul creşterii duratei de păstrare, aceste reacţii pot fi încetinite prin:

– scăderea temperaturii (refrigerare şi congelare);

– reducerea conţinutului de apă al produsului (uscare,

congelare, metode chimice de conservare);

– inactivarea microorganismelor şi sistemelor biochimice

(pasteurizare, sterilizare).

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 20

Page 21: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Pentru a releva locul, importanţa şi perspectivele de dezvoltare ale

tehnologiilor frigorifice în raport cu celelalte tehnologii de conservare pentru

produsele alimentare, se vor analiza pe scurt câţiva factori importanţi :

consumul de energie;

sfera de aplicabilitate;

efectele proceselor tehnologice şi depozitării

produselor asupra valorii nutriţionale şi proprietăţilor organoleptice;

modificările ce pot surveni în timpul depozitării.

Atât timp cât criza energetică mondială va persista este necesar şi

oportun să se facă, încă de la începutul lucrării, precizarea că tehnologiile

frigorifice prezintă un consum specific de energie mai scăzut în raport cu

celelalte tehnologii.

Din punct de vedere al domeniului de aplicabilitate, congelarea şi

depozitarea în stare congelată a produselor alimentare sunt net avantajoase

în raport cu celelalte metode de conservare, acestea din urmă având fiecare

în parte, domenii mult mai înguste de aplicabilitate. Durata posibilă de

depozitare a produselor congelate poate fi de 18 luni sau chiar de 24 luni la

temperaturi ale aerului de 25 oC…-30oC. În această perioadă de timp

calitatea produselor este garantată în fiecare moment al acestei depozitări

dacă sunt respectate condiţiile tehnologice necesare. Pentru produsele

conservate prin procedee nefrigorifice, durata maximă de depozitare este de

cca. 12 luni la o temperatură de depozitare de 20oC … 25oC. La temperaturi

mai ridicate de depozitare, durata admisibilă de depozitare se reduce pentru

marea majoritate a produselor cu 25% … 50%.

În general, la produsele uscate, afumate sau conservate prin sărare,

reacţiile chimice limitează durata accesibilă de depozitare.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 21

Page 22: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Din punct de vedere al modificărilor proprietăţilor organoleptice,

cele mai bune rezultate le dau metodele de conservare prin frig în

comparaţie cu celelalte metode de condensare.

Valoarea nutritivă a produselor alimentare (care se reflectă în

cantităţile de proteine, calciu, fier, vitamine şi aport caloric) este afectată

este afectată relativ puţin sau deloc în urma aplicării tehnologiilor frigorifice

de conservare. Proteinele, în mod normal, nu au de suferit în procesele de

conservare decât în cazul unor procese incorect conduse sau a unor

depozitări necorespunzătoare. Pierderile în hidraţi de carbon sau săruri

minerale sunt practic neglijabile la aplicarea proceselor tehnologice de

conservare prin frig.

Se poate afirma că din toate punctele de vedre considerate,

conservarea produselor alimentare prin aplicarea de tehnologii frigorifice

oferă cele mai bune rezultate. În consecinţă, tehnologiile frigorifice nu

numai că îşi vor păstra importanţa economică şi socială în cadrul industriei

alimentare şi a economiei naţionale ci îşi vor mări atât ponderea calitativă

cât şi ponderea cantitativă.

1.4. Elemente privind tehnica obţinerii temperaturilor scăzute.

1.4.1. Noţiuni introductive

Pentru o cât mai corectă dirijare şi supraveghere a proceselor de

răcire din cadrul tehnologiilor frigorifice ne sunt necesare cunoştinţe legate

de modul de producere a temperaturilor scăzute.

Cunoaşterea de către inginerul frigotehnist a elementelor de tehnica

producerii frigului este cu atât mai necesară cu cât între procesul de răcire a

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 22

Page 23: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

unui produs şi instalaţia frigorifică care deserveşte acest proces, există o

strânsă interdependenţă.

Tehnica frigului operează cu o serie de noţiuni de termodinamică,

transmitere a căldurii şi de curgerea fluidelor, noţiuni definite succint în cele

ce urmează.

Temperatura exprimă gradul de încălzire a unui corp fiind rezultatul

agitaţiei moleculelor acestuia. Dacă t este temperatura exprimată în grade

Celsius, iar T temperatura exprimată în grade Kelvin, atunci există relaţia:

Presiunea p este rezultatul loviturilor moleculelor unui fluid asupra

pereţilor recipientului în care se află sau asupra suprafeţelor oricărui corp cu

care fluidul vine în contact direct.

Volumul specific v reprezintă volumul unităţii de masă. Deoarece

temperatura, presiunea şi volumul specific pot determina starea fizică a unui

fluid, aceste mărimi poartă denumirea de parametri de stare sau un proces

termodinamic.

Stările sub care se poate prezenta o substanţă din punct de vedere al

rezistenţei la deformare prin forţe exterioare definesc stările de agregare. În

natură există trei stări fundamentale de agregare : solidă, lichidă şi gazoasă,

fiecare dintre acestea reprezentând o fază. Trecerea unei substanţe dintr-o

stare de agregare în alta reprezintă o transformare de fază. Ca schimbări de

fază există topirea (solid-lichid), solidificarea (lichid-solid), vaporizarea

(lichid-vapori), condensarea (vapori-lichid) şi desublimarea (vapori-solid).

Toate transformările de fază ale substanţelor pure se produc la temperatură

constantă dacă presiunea rămâne constantă. Valorile temperaturii şi presiunii

la care are loc schimbarea de stare definesc aşa numita stare de saturaţie.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 23

Page 24: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Dacă nu intervine o schimbare de fază, cantitatea de căldură Q

schimbată de un corp este proporţională cu masa m a corpului, cu variaţia

T a temperaturii acestuia şi depinde de natura corpului:

în care: căldura specifică c reprezintă cantitatea de căldură necesară corpului

pentru a-şi modifica temperatura unităţii de masă cu un grad Kelvin. Dacă

schimbul de căldură se face la presiune constantă, căldura specifică se

notează cu cp şi se numeşte căldură specifică la presiune constantă.

Produsul se numeşte capacitate calorică şi reprezintă

cantitatea de căldura cedată sau primita de un corp cu masa m pentru a-şi

modifica temperatura cu un grad Kelvin.

Deoarece efectul căldurii primite de corp se manifestă prin creşterea

temperaturii (în cazul în care nu se produce schimbare de fază) această

căldură se numeşte căldură sensibilă. Atunci când prin absorbţia sau cedarea

căldurii de către un corp nu se produce o variaţie a temperaturii sale şi are

loc o schimbare de fază, căldura se numeşte căldură latentă. Astfel, căldura

necesară vaporizării unei mase de lichid se numeşte căldură latentă de

vaporizare. Există similar căldură latentă de condensare, de sublimare, de

topire, de solidificare, de desublimare.

Pentru transformările care au loc la presiune constată, cantităţile de

căldură atât sensibile cât şi latente, pot fi exprimate prin variaţia unei mărimi

denumită, în termodinamică, entalpie. În acest caz relaţia care exprimă

cantitatea de căldură schimbată de corp devine:

în care: ΔI reprezintă variaţia entalpiei corpului ca urmare a schimbului de

căldură. Entalpia specifică se notează cu i şi reprezintă entalpia unităţii de

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 24

Page 25: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

masă, constituind un parametru de stare cu o deosebită importanţă pentru

tehnica frigului.

Parametrii de stare ai fluidelor reale folosite în tehnica frigului au

fost măsuraţi şi calculaţi, rezultatele trecându-se în tabele sau reprezentându-

se în diagrame de stare denumite şi diagrame de vapori. Pentru fiecare fluid

real se poate trasa câte o diagramă de stare în diverse coordonate: presiune-

entalpie (log p - i), temperatură-entropie (T-s), entalpie - entropie (i-s), etc.

Diagrama presiune-entalpie, larg utilizată, are reprezentate în abscisă

entalpii specifice i în kJ/kg, iar în ordonată presiuni în bar. Diagrama (fig.

1.4) cuprinde curba de saturaţie corespunzătoare schimbării de fază lichid-

vapori şi respectiv vapori-lichid. Curba de saturaţie împreună cu izoterma

care trece prin punctul critic, K, împarte câmpul diagramei în mai multe

zone:

– zona de lichid I situată în stânga curbei de saturaţie până în punctul

critic şi sub zona critică;

– zona de vapori supraîncălziţi II situată în dreapta curbei de saturaţie

până în punctul K şi sub izoterma critică;

– zona de vapori umezi III situată în interiorul curbei de saturaţie şi

denumită astfel deoarece aici există în echilibru cele două faze, lichid şi

vapori;

– zona de stare gazoasă IV situată deasupra izotermei critice.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 25

Page 26: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

a) b)

Fig.1.4Diagramele temperatura – entropiei şi presiune – entalpie

Diagramele de stare au o mare importanţă in tehnica frigului

deoarece pe ele se pot trasa diverse transformări de fază care intervin în

procesele ciclice din instalaţiile frigorifice făcând astfel posibil studiul

acestora.

1.4.2. Procedee de obţinere a frigului utilizate în tehnologiile

frigorifice

Procesele care stau la baza producerii temperaturilor scăzute pot fi

împărţite în două mari categorii: procese cu agent frigorific şi procese fără

agent frigorific. Acestea din urmă utilizează fenomene termoelectrice,

termomagnetice sau termomagnetoelectrice şi neinteresându-ne nu le vom

trata în lucrare.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 26

Page 27: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Procesele cu agent frigorific pot fi în circuit deschis (prin utilizarea

gheţii şi a amestecurilor refrigerate, prin evaporarea apei sau a altor lichide

şi prin vaporizarea unor lichide la saturaţie) şi în circuit închis sau în ciclu

(prin vaporizarea unor lichide la saturaţie în instalaţii cu comprimare

mecanică de vapori, în instalaţii cu absorbţie, în instalaţii cu ejectoare).

Producerea temperaturilor scăzute prin utilizarea gheţii şi a

amestecurilor refrigerate. Gheaţa hidrică şi uscată (bioxid de carbon solid)

produc temperaturi scăzute prin absorbţia căldurii latente de topire respectiv

de sublimare. Temperatura de topire a gheţii hidrice este de 0oC, iar a gheţii

uscate de –78,9oC (ambele la presiune atmosferică). Căldura latentă de topire

a gheţii hidrice este de 80 kcal/kg (335 kJ/kg), iar a gheţii uscate este de 137

kcal/kg (573,4 kJ/kg).

La concentraţii eutectice, soluţiile apoase ale sărurilor se solidifică

în masă la temperaturi sub 0oC specifică pentru fiecare categorie de săruri.

Amestecurile eutectice sunt supuse congelării în vase etanşe numite zeritoare

şi în această stare de gheaţă eutectică sunt utilizate ca surse de frig, la răcirea

vagoanelor şi autodubelor de transport al produselor alimentare, la răcirea

containerelor izolate termic ş.a.

O condiţie esenţială la obţinerea unor rezultate bune la răcirea

produselor cu gheaţă eutectică este asigurarea unei suprafeţe cât mai mari de

transfer de căldură între agentul de răcire şi produse.

Producerea temperaturilor scăzute prin evaporare în sistem

deschis. În condiţionarea aerului se utilizează, în unele cazuri, procedeul de

răcire prin evaporarea apei. În acest caz, intensitatea procesului de răcire este

determinată de mărimea suprafeţei de contact dintre apa care se evaporă şi

aerul care se răceşte şi se umidifică precum şi de viteza aerului.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 27

Page 28: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Producerea temperaturilor scăzute prin vaporizarea unor lichide la

saturaţie în sistem deschis. La presiunea atmosferică, unele gaze lichefiate

vaporizează la temperaturi de fierbere scăzute şi cu o căldură latentă de

vaporizare apreciabilă.

Astfel, la presiunea atmosferică azotul lichid vaporizează la -196 oC

şi are căldura latentă de vaporizare de 46 kcal/kg (192,5 kJ/kg) iar freonul

R12 vaporizează la -30,5oC şi are căldura latentă de vaporizare de 32,5

kcal/kg (136 kJ/kg).

Azotul lichid, bioxidul de carbon lichid şi unii freoni lichizi sunt

utilizaţi ca agenţi de răcire în sistem deschis la congelarea unor produse

alimentare prin imersie sau stropire, la răcirea containerelor, a vagoanelor,

autodubelor.

Producerea temperaturilor scăzute în instalaţii cu comprimare

mecanică de vapori. Fenomenul fizic care stă la baza procedeului de

realizare a temperaturilor scăzute în instalaţiile cu comprimare mecanică de

vapori poate fi explicat după cum urmează.

Dacă un lichid aflat în stare de saturaţie se află într-un recipient

închis şi etanş faţă de exteriorul său şi din exterior curge peste pereţii

recipientului un fluid cu o temperatură mai mare decât cea a lichidului

interior, atunci în mod natural vor exista următoarele fenomene şi tendinţe :

transfer de căldură de la fluidul exterior către lichidul interior

cu scăderea temperaturii primului;

vaporizarea lichidului interior cu preluarea căldurii latente

necesare vaporizării de la fluidul exterior, cu formare de vapori;

tendinţa de creştere a presiunii în interiorul recipientului şi

implicit a temperaturii amestecului bifazic lichid-vapori până la egalizarea

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 28

Page 29: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

temperaturii interioare cu cea exterioară, moment în care încetează transferul

de căldură.

Dacă printr-o metodă oarecare se asigură în interiorul recipientului

o presiune constantă în timpul transferului de căldură cu fluidul exterior,

atunci temperatura fluidului interior va rămâne constantă tot timpul

procesului până la totala vaporizare a lichidului. În instalaţiile frigorifice

presiunea în recipient (denumit vaporizator) este menţinută constantă prin

aspiraţia continuă a vaporilor din lichidul interior (denumit agent frigorific),

de către compresor. Pentru ca fenomenul descris mai sus să se poată repeta

ciclic, vaporii formaţi în vaporizator şi aspiraţi de compresor sunt trimişi

într-un schimbător de căldură (denumit condensator) răcit din exterior,

făcând posibilă condensarea lor, iar în continuare, lichidul format, de

presiune înaltă, este trecut printr-un robinet şi destins (laminat) în

vaporizator de unde procesul începe iar să se producă ca mai înainte.

Deoarece compresorul este componentul de bază din cadrul

instalaţiei (asigură realizarea condiţiilor de producere a proceselor descrise

mai sus), aceste instalaţii se numesc cu comprimare mecanică de vapori.

Compresorul aspiră vaporii de agent aflaţi la presiunea scăzută din

vaporizator şi-i comprimă până la presiunea ridicată din condensator,

consumând pentru aceasta o anumită cantitate de energie. În condensator,

vaporii sunt condensaţi cedând căldura lor latentă de condensare agentului

de răcire al condensatorului. Agentul lichid de presiune înaltă trece prin

robinetul de laminare (denumit robinet de reglaj) destinzându-se până la

presiunea scăzută din vaporizator. Aici, pe baza căldurii preluate de la

obiectul răcit, agentul frigorific se vaporizează, vaporii formaţi fiind aspiraţi

în continuare de compresor, ciclul repetându-se.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 29

Page 30: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Producerea temperaturilor scăzute în instalaţii cu absorbţie (cu

comprimare termochimică). Procedeul de realizare a temperaturilor scăzute

utilizat în instalaţiile cu absorbţie are la bază acelaşi fenomen fizic (de

vaporizare la saturaţie) ca şi în cazul instalaţiilor cu comprimare mecanică

de vapori.

Aspiraţia vaporilor formaţi în vaporizator nu se mai realizează pe

cale mecanică, ci pe cale termochimică ce are la bază proprietăţile unor

lichide de a absorbi vaporii altor substanţe (agenţi frigorifici) formând o

soluţie binară omogenă.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 30

Page 31: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Capitolul al II-lea

Agenţi frigorifici. Uleiuri de ungere.

Substante anticongelante. Materiale

izolante.

2.1. Agenţi frigorifici

2.1.1. Introducere

Agenţii termodinamici de lucru din instalaţiile frigorifice, preiau

căldură prin vaporizare şi cedează căldură prin condensare, la temperaturi

scăzute sau apropiate de ale mediului ambiant, deci trebuie să aibă unele

proprietăţi particulare, care îi deosebesc de agenţii termodinamici din alte

tipuri de instalaţii. Din acest motiv poartă şi denumirea de agenţi frigorifici.

2.1.2. Denumirea şi clasificarea freonilor

Istoricul fluidelor frigorifice începe în anul 1834, când americanul

Jacob Perkins brevetează o maşină frigorifică funcţionând prin comprimare

mecanică de vapori, utilizând ca agent frigorific oxidul de etil. Utilizarea

unei asemenea maşini s-a dovedit rapid limitată de nivelul ridicat de

inflamabilitate al acestui agent.

În 1876 Carl von Linde, datorită utilizării amoniacului ca agent

frigorific, permite adevărata dezvoltare a instalaţiilor frigorifice prin

comprimare mecanică de vapori.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 31

Page 32: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

În 1880, introducerea unui nou agent frigorific, anhidrida

carbonică, reprezintă începutul utilizării instalaţiilor frigorifice pentru

îmbarcarea la bordul navelor a produselor alimentare.

În 1920, prin utilizarea anhidridei sulfuroase şi a clorurii de metil,

apar primele maşini frigorifice de uz casnic sau comercial.

Începând din 1930, apar primele hidrocarburi fluorurate şi

clorurate (CFC). Datorită caracteristicilor foarte interesante din punct de

vedere termodinamic şi datorită marii lor stabilităţi atât termice cât şi

chimice, utilizarea acestora va aduce o ameliorare considerabilă atât a

fiabilităţii cât şi a siguranţei în funcţionare a instalaţiilor frigorifice cu

compresie mecanică.

Aşa se explică de ce în comparaţie cu amoniacul şi clorura de metil,

aceste substanţe poartă denumirea de agenţi frigorifici de siguranţă.

În numeroase ţări, pe lângă denumirea de freoni, agenţii frigorifici pot fi

întâlniţi şi sub diverse denumiri comerciale, care pentru acelaşi produs diferă

de la ţară la ţară şi de la un producător la altul. R12 de exemplu, este numit

Forane 12 (denumirea comercială a Uzinei Kuhlmann din Franţa), Flugene

12 (denumirea comercială a firmei Pechine Saint-Gobain din Franţa), sau

Genetron 12 (denumirea comercială a societăţii Allied Chemical din

S.U.A.). În unele publicaţii ştiinţifice, chiar şi denumirea de freoni, pentru

desemnarea agenţilor frigorifici, este considerată comercială.

La ora actuală numărul foarte mare de agenţi frigorifici este datorat

şi problemei atât de mediatizate şi discutate în ultimii ani, a poluării produse

de aceşti freoni. De fapt, este vorba de un proces care se produce în

stratosfera terestră şi care va fi prezentat mult simplificat în continuare.

Sub acţiunea razelor ultraviolete provenite de la soare, din

moleculele freonilor se eliberează Cl (clor monoatomic). Acesta

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 32

Page 33: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

reacţionează chimic cu ozonul (O3), care se găseşte în stratosferă, şi rezultă

oxigen biatomic O2 şi oxizi de clor. În acest mod, se distruge treptat stratul

de ozon al planetei, având un binecunoscut rol protector prin filtrarea

radiaţiilor ultraviolete, nocive pentru sănătatea umană. Problema este cu atât

mai gravă cu cât oxizii de clor rezultaţi din reacţia descrisă, nu sunt stabili şi

se descompun, eliberând din nou Cl. Se produc, astfel, reacţii în lanţ, prin

care un singur atom de Cl poate să distrugă un număr impresionant de

molecule de O3. Aşa se explică apariţia, deocamdată deasupra celor doi poli

ai planetei a, aşa numitelor, găuri în statul de ozon. Fenomenul a fost posibil

cu atât mai mult cu cât nu numai freonii, prin atomii de Cl, ci şi alte

substanţe chimice, în primul rând CO2, au efecte asemănătoare.

În prezent, există în întreaga lume, numeroase instalaţii de puteri

frigorifice mici şi mijlocii încărcate cu agenţi frigorifici poluanţi (în sensul

pericolului pentru stratul de ozon), care pun în continuare probleme legate

de posibila lor "scăpare" în atmosferă. Totodată, se pune problema găsirii

unor agenţi de substituţie care să fie utilizaţi în instalaţiile frigorifice noi.

Agenţii frigorifici pot fi împărţiţi în trei mari categorii:

1. CFC (clorofluorocarburi), freonii clasici, care conţin Cl foarte instabil

în moleculă;

2. HCFC (hidroclorofluorocarburi), freoni denumiţi de tranziţie, care

conţin în moleculă şi hidrogen, iar Cl este mult mai stabil şi nu se

descompune atât de uşor sub acţiunea radiaţiilor ultraviolete;

3. HFC (hidrofluorocarburi), consideraţi freoni de substituţie definitivă,

care nu conţin de loc în moleculă atomi de Cl.

În afara celor trei categorii de agenţi frigorifici menţionate, există şi

agenţi frigorifici naturali, între care amoniacul (NH3), simbolizat şi prin

R117, este cel mai important şi cel mai utilizat, datorită proprietăţilor sale

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 33

Page 34: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

termodinamice care îl fac cel mai performant agent frigorific din punct de

vedere al transferului termic.

Ca urmare a dovedirii ştiinţifice a efectelor nocive asupra stratului

de ozon, produse de freoni, comunitatea internaţională a luat numeroase

măsuri de reducere până la zero a utilizării acestora. De exemplu, în SUA,

au fost interzise spray-urile de orice tip, care utilizează ca agent propulsor

CFC-urile.

Tabelul 2.1.1. Clasificarea şi simbolizarea principalilor freoni

Simbol Denumire chimică

Formula

chimică

CFC

R10 TETRACLOR- METAN CCl4

R11 TRICLOR – MONOFLUOR - METAN CCl 3F

R12 DICLOR – DIFLUOR - METAN CCl 2F2

R12B1 MONOCLOR-MONOBROM-DIFLUOR-METAN CClBrF2

R13 MONOCLOR-TRIFLUOR-METAN CClF3

R13B1 MONIBROM-TRIFLUOR-METAN CBrF3

R14 TETRAFLUOR-METAN CF4

R110 HEXACLOR-ETAN C 2Cl 6

R111 PENTACLOR-MONOFLUOR-ETAN C 2Cl5F

R112 TETRACLOR si FLUOR-ETAN C2Cl4F2

R113 TRICLOR-TRIFLUOR-ETAN C2Cl3F3

R114 DICLOR-TETRAFLUOR-ETAN C2Cl2F4

R115 MONOCLOR-PENTAFLUOR-ETAN C2ClF5

R116 HEXAFLUOR-ETAN C2F6

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 34

Page 35: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

R218 OCTAFLUOR-PROPAN C3F8

RC316 DICLOR-HEXAFLUOR-CICLOBUTAN C4Cl2F6

RC318 OCTAFLUOR-CICLOBUTAN C4F8

HCFC

R20 TRICLOR-METAN CHCl3

R21 DICLOR-MONOFLUOR-METAN CHCl2F

R22 MONOCLOR-DIFLUOR-METAN CHClF2

R30 DICLOR-METAN CH2Cl2

R31 MONOCLOR-MONOFLUOR-METAN CH2ClF

R40 MONOCLOR-METAN CH3Cl

R120 PENTACLOR-ETAN C2HCl5

R123 DICLOR-TRIFLUOR-ETAN C2HCl2F3

R124 MONOCLOR-DIFLUOR-ETAN C2HClF4

R140 a TRICLOR-ETAN C2H3Cl3

R142 b MONOCLOR-DIFLUOR-ETAN C2H3ClF2

R150 a DICLOR-ETAN Cl2

R160 MONOCLOR-ETAN C2H5Cl

HFC

R23 TRIFLUOR-METAN CHF3

R32 DIFLUOR-METAN CH2F2

R41 MONOFLUOR-METAN CH3F

R125 PENTAFLUOR-ETAN C2HF5

R134 a TETRAFLUOR-ETAN C2H4F3

R143 a TRIFLUOR-ETAN C2H3F3

R152 a DIFLUOR-ETAN C2H4F2

AMESTECURI AZEOTROPE

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 35

Page 36: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

R500 R12-R152 a

R501 R22-R12

R502 R22-R115

R503 R13-R23

AMESTECURI ZEOTROPE

R407 R23-R152-R134 a

R410 R32-R152

R404 R134 a-R125-R143 a

HIDROCARBURI

R50 METAN CH4

R170 ETAN C2H6

R290 PROPAN C3H8

R600 N-BUTAN C4H10

R600 a ISO-BUTAN C4H10

R1150 ETILENA C2H4

R1270 PROPILENA C3H6

HALONI

R12B1

H1211 MONOCLOR-MONOBROM-DIFLUOR-METAN

CF2BrCl

R13B2

H1301 MONOBROM-TRIFLUOR-METAN

CF3Br

Această clasificare are la bază corelaţia dintre proprietăţile

moleculelor şi compoziţia lor chimică. Astfel: scăderea numărului de

molecule de clor din moleculă face ca potenţialul de distrugere a ozonului

(ODP) să fie cu atât mai scăzut; bromul are o acţiune ODP mai accentuată

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 36

Page 37: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

decât clorul, iar atomii de hidrogen conferă moleculelor o viaţă scurtă în

troposferă, de numai câţiva ani, faţă de mai multe decenii în cazul CFC-

urilor, dar o inflamabilitate ridicată.

Fig.2.1. Corelaţia compoziţie chimică-proprietăţi

(toxicitate, inflamabilitate) pentru derivaţii

fluorocloruraţi ai mediului

Simbolizarea lor se face pe baza unor reguli legate de compoziţia

chimică.

Simbolul este R m n p unde:

• R - refrigerat;

• m – numărul de atomi de carbon din moleculă minus cifra 1, astfel

să pentru derivaţii metanului, cum m = 0, în simbol vor exista numai două

cifre;

• n – numărul de atom de hidrogen din moleculă plus cifra 1;

• p – numărul de atomi de fluor;

• numărul de atomi de clor se calculează până la valenţa 4 a

carbonului;

• pentru hidrocarburile ciclice se ataşează litera C;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 37

Page 38: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

• pentru halogeni se specifică numărul de atomi de brom (B1, B2)

ataşat la simbolizarea de mai sus.

Se mai utilizează şi o altă simbolizare sub forma H m n p r s, unde r

reprezintă numărul de atomi de clor, iar s numărul de atomi de brom .

• literele a şi b se utilizează pentru diferenţierea izotopilor;

• amestecurile azeotropice sunt simbolizate cu 500, iar amestecurile

zeotropice cu 400;

• butanul şi izobutanul sunt notate cu 600 şi respectiv 600a ;

• hidrocarburilor nesaturate (etilena, propilena)li se adaugă cifra 1

înaintea grupului de trei cifre, ceea ce semnifică existenţa unei duble

legături.

2.1.3. Proprietăţi

Fluidele utilizare în instalaţiile cu comprimare mecanică de vapori

casnice trebuie să îndeplinească o serie de proprietăţi termodinamice, fizico-

chimice, fiziologice, economice şi ecologice.

Principalele proprietăţi termodinamice care trebuiesc îndeplinite

sunt:

– presiunea de vaporizare la temperatura de vaporizare cuprinsă în

intervalul 263...243K, să nu fie prea scăzută şi nici sub presiunea

atmosferică pentru a nu complica măsurile de etanşeizare;

– raportul de comprimare trebuie să fie mic întrucât comprimarea să se

efectueze cu un lucru mecanic mic;

– căldura latentă de vaporizare mare, deci debit mic şi conducte de

secţiune mică;

– volumul specific să fie mic, pentru o putere frigorifică volumică

mare;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 38

Page 39: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

– temperatura de solidificare scăzută;

– densitate mică, deci o vâscozitate mică şi o curgere fără pierderi

energetice mari prin frecare;

Tabelul 2.1.2. Caracteristicile fizice a principalilor agenţi frigorifici

Denumirea Simbol chimic

Simbol convenţional

Masa molară

Constanţa de gaz perfect

[J/(kgK)]

Densitate [kg/m3N]

Temperatura de topire [oC]

Bioxid de carbon

CO2 - 44,01 189,0 1,97 -56,6

Amoniac NH3 R171 17,03 488,3 0,771 -77,9

Bioxid de sulf

SO2 - 64,06 129,8 2,93 -75,5

Apa H2O - 18,02 - 0,804 � 0,0

Metanul CH4 - 16,04 518,7 0,717 -182,4

Etilena C2H4 R1150 28,05 296,6 1,261 -169,5

Etanul C2H6 R170 30,07 276,7 1,356 -183,3

Propilena C3H6 - 42,08 198,0 1,915 -185,0

Propanul (CH3)2

R290 44,09 188,8 2,019 -188,9

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 39

Page 40: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

CH2

Butanul C4H10 R60 85,12 143,2 2,668 -159,6

Clorura de

metilCH3Cl - 50,5 - - -77,6

 

 

 

 

Freoni

CF4 R-14 88,01 - 3,93 -187,0

CF3Cl R-13 104,47 - 4,66 -181,0

CHF2Cl R-22 86,48 - 3,86 -160,0

CF2Cl2 R-12 120,92 - 5,40 -155,0

CH3Cl R-40 50,49 164,8 2,25 -97,6

CF2Cl

CF2ClR-114 170,93 - 7,63 -94,0

CHFCl2 R-21 102,92 - 4,59 -135,0

CFCl3 R-11 137,38 - 6,13 -111,0

CFCl

CF2ClR-113 187,39 - 8,36 -36,6

 CHCl2-

CF3

R123 152,9 54,3 6,42 -107,0

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 40

Page 41: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

 CH2F -

CF3

R 134a 102,0 81,5 5,29 -101,0

 CH3C -Cl2 F

R 141b 117,0 71,0 4,82 -103,5

 CH3C -Cl F2

R 142b 100,5 82,7 4,79 -130,8

Tabelul 2.1.3. Alte caracteristici ale agentilor frigorifici

Denumirea Parametrii la fierbere, p = 760 torr

Punctul critic

t [oC] [kg/m3]

lv [kJ/kg] tk [oC] pk [bar]

Bioxid de carbon

-78,52 1560 573,1 31,0 73,7

Amoniacul -33,35 682 1368,5 132,4 113,0

Bioxidul de sulf

-10,01 1458 390,0 157,5 78,8

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 41

Page 42: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Apa 100,0

958,3 2258 374,2 221,2

Metanul -161,5 422 510,0 -82,5 46,4

Etilena -103,5 569 483,0 9,5 51,2

Etanul -88,63 546 485,0 32,2 48,9

Propilena -47,70 612 438,0 91,4 46,0

Propanul -42,30 583 428,0 96,8 42,6

Butanul -11,70 596 367,0 133,7 36,7

Clorura de metil

-24,00 370 - 143,1 68,0

R-14 -128,0 1630 135,0 -45,5 37,5

R-13 -81,5 1525 150,0 28,78 38,6

R-22 -40,80 1413 234,0 96,0 49,3

R-12 -29,80 1486 167,0 112,0 41,1

R-40 -24,00 1003 429,0 143,0 66,8

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 42

Page 43: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

R-144 3,50 1520 146,0 145,7 32,8

R-21 8,92 1405 243,0 178,5 51,6

R-11 23,70

1480 182,0 198,0 43,7

R-13 47,70

1510 144 214,1 34,1

R 123 27,9 1465 171,2 185,2 36,1

R134a -26,4 1210 210,3 101,0 40,7

R 141b 32,0 1235 225,2 206,1 43,4

R 142b -9,6 1110 214,7 137,1 42,0

Din punct de vedere fizico-chimic trebuiesc îndeplinite

următoarele condiţii:

– compoziţie chimică stabilă;

– să fie inerţi faţă de componenţii aerului;

– să nu aibă miros dezagreabil;

– să nu aibă proprietăţi corozive;

– să nu fie inflamabil;

– să nu prezinte o solubilitate parţială faţă de apă.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 43

Page 44: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

2.1.4. Agenţi frigorifici utilizaţi

Fiziologic, agenţii frigorifici trebuie să fie inofensivi faţă de

organismul uman. Singurii agenţi care îndeplinesc aceste calităţi sunt freonii.

La ora actuala, majoritatea instalaţiilor frigorifice casnice

funcţionează cu freon R134a, care înlocuieşte freonul R12, care datorită

instabilitaţii moleculei sale şi a descompunerii în diferiţi componenţi, unii

afectând stratul de ozon, este pe cale a fi eliminat din instalaţiile frigorifice.

Acest lucru a fost dezbatut la MONTREAL (1987), unde s-a

evidenţiat influenţa negativă a agenţilor frigorifici de tip CFC şi HCFC

asupra stratului de ozon datorită atomilor de Cl şi Br din aceste substanţe.

Hotararea luată la MONTREAL a fost o înlocuire a acestor agenţi până în

anul 2030 şi chiar mai devreme în cazul descoperirii unor înlocuitori.

Direcţiile de urmat în acest sens ar fi:

– utilizarea unor substante de tip HFC (având un efect nul asupra

ozonului) ca fluide pure sau amestecuri;

– utilizarea unor substanţe naturale ca NH3, hidrocarburile (propan,

izobutan, metan, etilena, etc), CO2 şi apa, acestea utilizându-se ca substanţe

pure sau în amestec în sistemele cu comprimare mecanică, absorbţie sau

ejecţie.

În urma acestui Protocol de la MONTREAL s-a renunţat la

utilizarea CFC, în prima fază şi a HCFC, în faza următoare.

Agenţii descoperiţi trebuiesc să îndeplinească următoarele două

condiţii:

– să corespundă din punct de vedere a protecţiei mediului;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 44

Page 45: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

– să aibă proprietăţi termodinamice şi caracteristici de transfer de

căldură.

În ultimul timp, substanţele naturale câştigă tot mai mult teren în

competiţia cu freonii care prezintă, totuşi, unele dezavantaje:

– vâscozitate redusă, ce are ca rezultat scăpările de agent din instalaţie;

– solubilitate reciprocă cu uleiul, care se accentuează la creşterea

presiunii şi reducerea temperaturii (din această cauză se impune circulaţia

agentului frigorific prin ţeava schimbătorului de căldură);

– hridogenul în amestec cu apa prezentată în soluţie duce la formarea

unor acizi puternic corozivi. De aici apare o restricţionare a cantităţii de apă

la cel mult 25 mg/kg freon. Surplusul de apă se depune sub formă de gheaţă

în velţile de reglaj provocând perturbari de funcţionare a instalaţiei;

– inflamabilitate ridicată la freonii ce conţin o cantitate mare de

hidrogen;

– coeficienţii de transfer de căldură mai mici decât la amoniac;

– atacă garniturile de cauciuc (R12).

De remarcat este faptul că moleculele de CFC au o lungă durată de

viaţa în atmosferă ceea ce duce la creşterea agresivităţii lor. Freonii de tip

HCF sunt inofensivi pentru stratul de ozon.

Dacă pentru agenţii CFC înlocuirea este deja făcută cu HCF-134a,

pentru freonii de tip HCFC-22 şi R502 se caută în continuare substituienţi.

O altă substanţă care revine în atenţia frigotehniştilor este

amoniacul (R717) care este un agent frigorific clasic şi care a fost la un

moment dat părăsit în favoarea freonilor. În schimb, este ecologic şi are

proprietăţi termodinamice foarte bune. Este un agent cu toxicitate ridicată şi

un grad ridicat de inflamabilitate, de aceea folosirea lui este permisă numai

după adoptarea unor măsuri severe de precauţie.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 45

Page 46: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Frigotehniştii din România au o experienţă bogată deoarece

amoniacul a fost cel mai utilizat agent în industrie.

În România se mai află în funcţiune un număr mare de instalaţii

frigorifice ce utilizează ca agent R12 dăunător stratului de ozon, dar în urma

Protocolului de la Montreal şi a Convenţiei de la Viena, partea română şi-a

asumat obligaţia de a reduce drastic numărul lor. Acest lucru se vede deja la

uzina ARCTIC din Găieşti unde specialişti în frigotehnie au realizat deja o

conversie şi anume in cazul frigiderelor, înlocuirea agentului R12 cu R134a.

În tabelul 2.1.4. sunt reprezentate proprietăţile fizico-chimice a

agenţilor R12 şi R134a.

Proprietate Unitatea de masură

R12 R134a

Formula Denumirea chimica

Diclor-fluormetan

Tetrafloro1,1,1,2 etan

Masa molară 120,9 102,0Punct de fuziune -158 -101Punct de fierbere -29,8 -26,5Presiunea la

bar 6,51 12,2

6,62 13,2

Masa volumică la punctul de fierbere

6,33 5,20

Masa volumică()

1,311 1,207

Temperatura criticaPresiunea criticaMasa volumica critica

11241,10,558

10140,70,512

Indice Kauri Butanol

18 -

Caldura latentă de

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 46

Page 47: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

vaporizare în punctul de fierbere

165,1 215,1

Conductivitatea termică la

0,071 0,0096

0,084 0,0148

Solubilitatea fluidului la C25 şi 1,033bar

0,028 0,09

Apa din fluidul de

lucru la

0,028 0,09

0,09 0,019

2.1.5. Impactul freonilor asupra mediului

Distrugerea stratului de ozon a determinat o acţiune hotărâtoare la

nivel internaţional care va conduce pe termen mediu şi la interzicerea

folosirii compuşilor cu ODP (Ozon Distroy Potenţial) > 0.

O alegere favorabilă în ceea ce priveşte mediul sunt substanţele

naturale folosite ca agenţi frigorifici: hidrocarburile, amoniacul, apa,

dioxidul de carbon şi aerul. Considerentele economice le impun ca soluţii

viabile pentru problema protejării stratului de ozon sunt umbrite, totuşi, de

necesitatea folosirii unor tehnologii noi care să le amelioreze deficienţele lor

fizico-chimice: inflamabilitate mare a hidrocarburilor, toxicitatea

amoniacului, presiunea de lucru ridicată a dioxidului de carbon asociată cu

temperatura critică joasă, presiunea critică a apei şi slaba eficienţă frigorifică

a aerului.

Un freon ecologic trebuie să fie caracterizat prin:

– bune proprietăţi tehnologice (eficacitate termodinamică,

compatibilitate cu uleiurile şi cu materialele cu care vine în contact);

– toxicitate, inflamabilitate şi preţ de cost mici;

– acţiune redusă asupra ozonului stratosferic;

– efectul de seră redus.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 47

Page 48: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Pentru a îndeplini ultimele două condiţii freonul ecologic trebuie să

fie:

– lipsit de atomi de clor sau de brom, care atacă chimic stratul de ozon

stratosferic;

– să fie cât mai bine hidrogenat pentru a avea o viaţă cât mai scurtă în

stratosferă;

– să absoarbă cât mai puţin radiaţia IR, pentru a nu contribui la efectul

de seră.

În aceste condiţii, se încadrează bine agentul frigorific R134a

(C2H4F4) care neavând nici un atom de clor sau de brom are ODP = 0,

toxicitate redusă, iar efectul de seră de circa 10 ori mai mică decât a lui R12,

dar preţul de cost al acestuia de 5 ori mai mare decât al freonilor tradiţionali.

Agentul frigorific R134a este unul din principalii înlocuitori ai agenţilor

frigorifici domestici şi al celor utilizaţi în climatizarea autovehiculelor.

În 1987, Protocolul de la Montreal, revizuit în iunie 1990, de

Reuniunea de la Londra, a îngheţat pentru câţiva ani utilizarea CFC-urilor

înainte de interdicţia definitivă a acestora.

Ulterior, în 1992, Reuniunea sub egida ONU, desfăşurată la Copenhaga,

întârzierile programate la Londra, privind utilizarea CFC, au fost reduse.

Soluţiile non-ODS (Ozone Destructive Substances) pentru instalaţii

frigorifice casnice au fost ca toate fabricile de producţie a echipamentelor

frigorifice din domeniul casnic să treacă de la CFC-12 (unul dintre freonii

consideraţi răspunzători pentru distrugerea stratului de ozon) la agenţii non-

ODS. Tranziţia în majoritatea ţărilor dezvoltate se realizează mai repede

decât se estima înaintea cerinţelor Protocolului de la Montreal. Alternativele

restrânse ale agenţilor frigorifici s-au redus la HFC-134a si HC-600a (agent

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 48

Page 49: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

frigorific non-ODS). Ambele pot fi utilizate pentru frigidere şi congelatoare

de uz casnic.

Rolul ozonului atmosferic

Printre factorii mai importanţi se pot enumera protejarea vieţii pe

pământ şi reglarea temperaturii în atmosferă.

a) protejarea vieţii

Stratul de ozon, în primul rând, reţine radiaţiile ultraviolete cu

lungimi de unda care sunt periculoase pentru organisme sau pentru alte

diverse sisteme.

Unul din exemple este: intensificarea radiaţiilor ultraviolete duce la

tulburări ale vederii, boli de piele, boli infecţioase, degradarea maselor

plastice în aer liber şi de asemenea influenţe negative în dezvoltarea

vegetaţiei.

Ozonul absoarbe complet radiaţiile ultraviolete cu lungimile de

undă de 240-320 nm (foarte periculoase pentru organismele vii), iar

amestecul de O2 + O3 absoarbe radiaţiile ultraviolete sub 240 nm.

Stratul de ozon joacă, deci, rolul unui filtru pentru radiaţia

ultravioletă prin micşorarea conţinutului de ozon, radiaţiile ultraviolete,

neabsorbite de acest strat, pătrund în atmosfera pământului, având efecte

negative atât asupra organismelor vii cât şi asupra altor elemente.

b) Reglarea temperaturii.

Cercetările efectuate de ”Météorologie Naţionale” Franţa au arătat

că o reducere a ozonului atmosferic cu 35 % la înălţimea de 40 km, ar

produce o răcire de 10.... -140C.

Accentuarea efectului de seră

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 49

Page 50: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Efectul de seră este un fenomen benefic, fără de care temperatura

medie a Terrei ar fi fost de – 18°C în loc de +15 °C, cât este în prezent. În

ultimii ani s-a constatat o creştere anormală a efectului de seră prin

modificarea compoziţiei atmosferei, adică prin creşterea concentraţiei unor

gaze, care absorb radiaţia IR, printre care şi freonii.

Examinarea cantitativă se face, tot relativ, prin potenţialul global de

încălzire al atmosferei GWP (Global Warming Potenţial), care reprezintă

efectul unui kilogram de gaz fată de cel al unui kilogram de CO2 sau de R11.

Aceiaşi freoni care au ODP mare au şi GWP mare, deci ambele efecte sunt

favorizate de aceleaşi reguli de compoziţie. Astfel, moleculele freonului

ecologic R134a sunt distruse complet în circa 90 de ani, în timp ce

moleculele de CO2 sunt distruse în proporţie de 70% în circa 500 de ani.

GWP se măsoară cu ajutorul potenţialului unui gaz (agent frigorific) raportat

la potenţialul unui gaz de referinţă (CO2).

Astfel, potenţialul GWP pentru R134a şi R404a pe o perioadă de

100 ani este de 1200 respectiv 3500 ori mai mare decât a CO2. Dacă, spre

exemplu, la umplerea unei instalaţii casnice sunt necesare 140 g de freon

R134a, scăparea în atmosferă a acestei cantităţi este echivalentă cu degajarea

a 170 kg de CO2, cantitate ce s-ar degaja în urma producerii energiei

electrice necesară funcţionării instalaţiei frigorifice timp de 3 luni

(aproximativ 2% din energia necesară funcţionării pe toată durata de viaţă a

instalaţiei).

Suplimentar acţiunii directe (scăpării în atmosferă) a freonilor

asupra efectului de seră, acţiunea indirectă este mai mare decât cea directă,

prin CO2 degajat în timpul producerii energiei necesare acţionării

instalaţiilor frigorifice. De aceea, a fost introdusă o mărime mai

cuprinzătoare TEWI (Total Equivalent Warming Impact), în care sunt

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 50

Page 51: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

cuantificate ambele acţiuni. Dacă folosind un agent cu GWP nul se

economiseşte 5% din energia electrică totală necesară pe durata funcţionării

instalaţiei, GWP exprimând o astfel de economie de energie dar şi protecţia

planetei, atunci TEWI urmăreşte efectul de seră direct legat de pierderea de

agent (dar şi de posibilitatea lui de recuperare), cât şi efectul de seră indirect‚

efect comparativ cu cel al CO2 produs la obţinerea energiei electrice

necesare funcţionării instalaţiei. Astfel, acest criteriu se dovedeşte a fi mai

fiabil decât GWP, iar partea energetică a lui se exprimă prin g CO2/kWh.

TEWI depinde ca şi GWP, pe care-l include, de o anumită perioadă de timp

pe care este calculat. Acest criteriu nu depinde doar de agentul frigorific, ci

se raportează la întreaga instalaţie (este valabil şi la instalaţii diferite), la

durata ei de viaţă (fiabilitate) şi la eficacitatea acestei instalaţii. Utilizarea

optimă a criteriului constă, în cazul unui sistem dat, în determinarea

importanţei relative a efectului direct măsurat cu GWP, raportat la efectul

indirect. Diferenţele dintre valorile obţinute reprezintă, practic, diferenţa de

eficacitate energetică a instalaţiilor cercetate.

Un alt criteriu, COP, vine să întregească analiza cu ajutorul TEWI.

Coeficientul de performanţă al unui sistem frigorific este exprimat de

eficienţa termo-frigorifică a acestuia, esenţială în studiul efectelor direct şi

indirect. Luând în considerare o instalaţie de condiţionare a aerului la o

maşină raportând cantitatea de agent folosit la numărul de ore de funcţionare

şi comparând cu aceleaşi valori calculate în cazul unei instalaţii casnice

obţinem:

– instalaţie de condiţionare auto: 300..1500gR 134a/1000 ore de

funcţionare;

– instalaţie frigorifică casnică : 140g R 134a/40000 ore de funcţionare.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 51

Page 52: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Astfel, concluziile pe marginea analizei eficienţei termo-frigorifice

a instalaţiilor şi efectul direct provocat de o eventuală pierdere în atmosferă

sunt clare:

a) stoparea scăpărilor de agenţi nocivi în atmosferă şi încercarea

de recuperare a acestora, combinată cu orientarea cercetărilor spre găsirea

unor soluţii care să permită înlocuirea acestor agenţi cu alţii ecologici.

b) ameliorarea eficienţei frigorifice a sistemelor.

Fotografierea „găurii” din ozonul Antarcticii a declanşat o serie de

măsuri legislative ce vizau diminuarea treptată a producţiei şi, implicit, a

utilizării freonilor cu ODP şi GWP mari şi impulsionarea găsirii de

înlocuitori (freoni ecologici). S-au conturat următoarele strategii:

• eliminarea halonilor şi CFC-urilor şi substituirea lor cu HCFC şi

HFC-uri, ca fluide de tranziţie până la găsirea treptată a unor substituenţi cât

mai ecologici;

• eventuala reutilizare a fluidelor anorganice (NH3, CO2, SO2, H2O);

• utilizarea hidrocarburilor: propan, butan, etilenă ceea ce necesită,

însă, utilizarea de noi sisteme tehnologice şi de noi norme.

În urma măsurilor luate pe plan internaţional, România a aderat la

protocolul de la Montreal, şi din 1995 a început comercializarea primelor

frigidere ecologice, ce folosesc R134a şi R600a ca agent frigorific.

Concluzii: Scăderea concentraţiei în stratul de ozon stratosferic şi

accentuarea efectului de seră corelate cu cercetările experimentale au

demonstrat că utilizarea necontrolată a freonilor poate constitui o cauză

potenţială. De aceea, factorii responsabili au decis diminuarea producţiei de

freoni, testaţi ca distructivi, şi accentuarea cercetării în vederea fabricării de

freoni ecologici, ca, de exemplu, R134a şi R600a.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 52

Page 53: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Fig. 2.2. Potenţialul de distrugere a stratului de ozon şi potenţialul de

încălzire al atmosferei în funcţie de compoziţia freonilor.

Eficienţa frigorifică a instalaţiilor a devenit o problemă majoră în

domeniul refrigerării, condiţionării aerului şi pompelor de căldură.

Câştigul ce reiese din utilizarea echipamentelor care produc aceiaşi

cantitate de căldură cu un consum redus de energie este benefic atât pentru

utilizator, care cheltuie mai puţin pe energie, cât şi atmosfera care absoarbe

mai puţin bioxid de carbon (CO2).

Impactul asupra încălzirii globale a echipamentelor frigorifice este

acum considerat şi reflectat prin conceptele : TEWI (Total Equivalent

Warming Impact) sau LCCP ( Life Cycle Climate Performance ) ceea ce a

reînnoit interesul asupra eficienţei energetice .

Utilizarea de instalaţii frigorifice economice din punct de vedere

energetic contribuie cu certitudine la reducerea totala sau limitarea

fenomenului de încălzire globală , dar maniera în care aceste câştiguri sunt

măsurate trebuie considerată cu grijă. Reducerea emisiilor probabil că nu vor

spori în contextul folosirii hidrofluorcarburilor (HFC).

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 53

Page 54: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

2.2. Materiale de izolaţie

Materialele care sunt caracterizate prin conductivitate şi greutate

specifică mică fac parte din grupa materialelor de izolaţie termică.

Materialele de izolaţie termică se clasifică după:

– structură: – granulo-fibroase;

– granulo-poroase;

– celulare.

– formă: – bucăţi;

– plăci;

– blocuri;

– cilindri;

– semicochilii;

– segmenţi;

– plase;

– saltele;

– şnur.

Materile de bază:

a) anorganice:

– pe bază de azbest: – vată minerală;

– vată de sticlă;

b) organice: – plăci de turbă;

– fibre lemnoase;

– plută;

– polistiren;

Greutate specifică:

a) foarte uşoare ( );

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 54

Page 55: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

b) uşoare ( );

c) grele ( );

Gradul de comprimare (sub acţiunea sarcinii specifice de 0,02

):

a) moi – cu grad de tasare de până la 30%;

b) semirigide – cu grad de tasare de 6- 30%;

c) rigide – cu grad de tasare de până la 6%.

Coeficientul de conductibilitate termică (0,05–0,15) de la cele

slabe conducătoare termic la cele bune.

În cazul producţiei de frigidere casnice, sunt utilizate mai des

poliuretanul rigid, vata de sticlă, polistirenul expandat.

2.2.1.Poliuretanul rigid

Reprezintă un material plastic obţinut prin reacţia mai multor

produse chimice care intră în compoziţia a două elemente de bază. Aceste

componente amestecate şi dozate sunt injectate cu ajutorul unui pistol

special în interiorul unor volume sau direct pe suprafeţele ce trebuiesc

izolate.

Acest material prezintă următoarele caracteristici tehnice:

– greutate specifică: ;

– coeficient de conductivitate termică: ;

– rezistenţă la compresiune: ;

– rezistenţă la încovoiere: ;

– temperatură de utilizare: .

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 55

Page 56: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Această spumă mai este utilizată şi ca material de izolaţie fonică.

Este cel mai bun material de izolaţie frigorifică, prin faptul că aderă foarte

bine la suprafeţele de contact.

Folosirea acestei spume determină reducerea stratului de izolaţie şi

creşterea parametrilor tehnici ai frigiderelor casnice cu 20–30%.

2.2.2. Vata de sticlă

Se obţine prin două procedee:

– prin suflare sau centrifugare a masei sticloase lichide;

– prin tragere (laminare);

Caracteristicile vatei de sticlă:

– greutate – cel mult ;

– diametrul firelor - , cel mult 21;

– coieficientul de conductivitate termică - ;

– temperatura de utilizare - cel mult .

2.2.3. Poliestirenul expandat

Se obţine în două faze prin expandarea granulelor de polistiren. Se

utilizează, atât în cazul temperaturilor pozitive, cât şi în cazul temperaturilor

negative.

Se produce sub formă de blocuri sau plăci albe, cu dimensiuni de

1.000x500mm şi cu grosimi cuprinse între 50–100mm, sau sub orice altă

formă dorită, prin expandarea finală în matriţe din duraluminiu sau oţel.

Are următoarele caracteristici tehnice:

– densitatea - ;

– coeficientul de conductivitate termică folosit în calcule -

;

– rezistenţă la încovoiere - ;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 56

Page 57: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

– temperatură de utilizare - .

Acest material este rezistent la acţiunea apei, al acizilor, baze si

soluţii. Se fabrică şi sub formă de polistiren ignifugat.

Transportul lui se face în vagoane sau camioane acoperite, păstrarea

lui se realizează în spaţii aerisite şi protejate contra intemperiilor.

2.3. Uleiuri de ungere

La alegerea uleiurilor frigorifice trebuie luate în considerare unele

particularităţi specifice şi funcţionale precum:

– contactul permanent cu agentul frigorific (freon, amoniac...);

– schimbarea ciclică a temperaturii şi presiunii (vaporizare,

condensare).

Uleiurile frigorifice trebuie să satisfacă următoarele cerinţe:

– să nu intre în reacţie chimică cu agentul frigorific;

– să aibă o stabilitate mare;

– să-şi păstreze proprietăţile fizico-chimice fără îmbătrânire;

– să aibă temperaturi de solidificare coborâte;

– vâscozitate redusă la temperaturi mult sub regimul normal de

funcţionare.

Pentru asigurarea acestor cerinţe, în uleiurile frigorifice se adaugă

inhibitori de coroziune şi substanţe care coboară temperatura de solidificare.

Uleiurile frigorifice trebuie să aibă întotdeauna o temperatură

coborâtă la care să iasă în evidenţă eventualul aspect tulbure al acestora care

se explică prin separarea, la temperaturi coborâte, a cristalelor de parafină.

Deoarece uleiurile se dezolvă în freoni şi circulă prin toată instalaţia

frigorifică, cristalele de parafină pot optura anumite secţiuni de trecere şi să

scoată agregatul din funcţiune.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 57

Page 58: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Înainte de a umple agregatele frigorifice, acestea sunt supuse unor

operaţii de uscare şi de înlăturare a umidităţii, atât din agregat cât şi din

agentul şi uleiul frigorific.

La noi în ţară, uleiul frigorific pentru agregatele funcţionând cu

freon12 se fabrică la Rafinaria Ploieşti, satisfăcând caracteristicile stabilite

prin STAS 10292-85, marca F-17 sau F-29.

Uleiul frigorific F-17 are proprietăţi similare unor uleiuri străine ca

cele de la firma SHELL-CLAVIUS27, al firmei EXXON-ZERICE 40; iar

uleiul F-29 este echivalent cu uleiul CLAVIUS 29 al firmei SHELL,

ZERICE 40 – firma EXXON, XF -22-24 (GOST 5546-66) Rusia.

Caracteristica UleiulF35

UleiulF45

UleiulF30A

Metoda deanaliză STAS

Aspect Limpede Limpede Limpede 12637-88 vizual

Densitatea relativă la 20ºC 0,900 0,905 0,900 35-81Viscozitatea cinematică la 40ºC, cST min.

35 45 30 117-87

Viscozitatea cinematică la 50ºC, cST min.

17 29 - 117-87

Viscozitatea cinematică la 100ºC, cST min.

- - 5 117-87

Punct de inflamabilitate, ºC min. 170 190 175 5489-80Apă lipsă lipsă lipsă 24/2-80Substanţe insolubile în solvenţi organici

lipsă lipsă lipsă 33-70

Cenuşă, % max. 0,005 0,005 0,006 38-81Culoare, ASTM max. 1,5 2,0 1,5 34-67Acţiune corosivă pe lama de cupru max.

1a 1a 1a 40-73

Aciditate minerală şi alcalinitate lipsă lipsă lipsă 22-64Indice de neutralizare, mg KOH/g max.

0,07 0,07 0,1 27-68

Rigiditatea dielectrică la proba 40 40 40 286-81

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 58

Page 59: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

uscată în laborator, kV/cm min.Punct de anilină, ºC min. 85 85 80 178-82Temperatura de curgere în tub U, ºC max.

-30 -20 -30 10359-1-75

Indice de viscozitate min. 45 50 - 55-81Compatibilitate cu Difluordiclometan

Compat. Compat. Compat. 10359/2-75

Timp de dezemulsionare, minute max.

8 9 - 56-84 (met.II)

Proprietăţi de spumare, după 5 minute de suflare cu aer, cm3

spumă max.- la 24,0ºC- la 93,5ºC

3050

3050

1030

7423-84

Tabelul 2.3.1. Compraţie intre caracteristicile diferitelor uleiuri de ungere

2.4. Substanţe anticongelante (antigel)

Pentru evitarea opturării robinetelor de reglaj sau a ţevilor capilare

ale instalaţiilor frigorifice funcţionând cu freoni (R12;R22 etc.), prin

îngheţarea apei conţinute se folosesc diverse substanţe anticongelante

(antigel).

Substanţele anticongelante se pot reuni în două grupe:

– combinaţii care se amestecă cu apă – soluţiile obţinute congelează la

temperaturi foarte scăzute;

– substanţe care nu dizolvă apa, dar care sunt absorbite de substanţele

metalice, împiedicând lipirea de acestea a eventualelor cristale de gheaţă

formate.

O mai largă întrebuinţare au căpătat-o prima grupă: metanolul,

etanolul, izopropanul, dimetil-formamida, dipropilenglicolul, etc.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 59

Page 60: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Evitarea formării cristalelor de gheaţă se realizează prin creşterea

solubilităţii apei în agentul frigorific.

O mare întrebuinţare în tehnica frigului au căpătat-o alcoolurile

etilice şi metilice complet dezhidratate, care se întroduc în procent de 1-2%

în agentul frigorific. Trebuie avut în vedere că alcoolul metilic face parte din

grupa substanţelor foarte otrăvitoare, este neutru faţă de majoritatea

metalelor şi materialelor folosite în maşinile frigorifice, cu excepţia

aluminiului cu care formează depuneri de metilat de aluminiu.

Trebuie avut în vedere faptul că în filtrele uscătoare ale agregatelor

frigorifice moderne, alcoolul metilic se absoarbe mai repede şi poate elimina

din absorbent apa reţinută.

Pentru evitarea îngheţării organelor de reglaj se introduce substanţe

anticongelante în agentul frigorific în cantităţi cuprinse între

0,004-0,008kg/l.

Pentru legarea chimică a apei din sistemele frigorifice se mai

utilizează metilat de sodiu în proporţie de 0,5-1% din volumul agentului

frigorific. Alcoolaţii sau alcooxizii se dizolvă complet în agenţii frigorifici.

După reacţia completă cu apa tot alcoolul se transformă în clorură

de sodiu şi spirt metilic. Numai în situaţii deosebite, clorura de sodiu

formată poate colmata dispozitivele de laminare şi filtrele din sistemele

frigorifice. Introducerea nitratului de magneziu nu se recomandă deoarece

acesta, în reacţie cu apa, formează combinaţii gazoase, care măresc

presiunea totală a gazelor incondensabile din sistem şi conduc la formarea

substanţelor toxice şi active din punct de vedere al corodării.

Se propune metoda chimică pentru îndepărtarea apei din sistemele

frigorifice, prin adăugarea de combinaţii organice cu substanţe catalizatoare

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 60

Page 61: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

(triacrilformiat sau trimetilpropinat) cu adaos de acid fosforic în calitate de

catalizator.

Capitolul al III-lea

Calculul termic al unei instalaţii

frigorifice cu comprimare mecanică

de vapori într-o treaptă

Fig.3.1. Schema unui sistem frigorific într-o treaptă

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 61

Page 62: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Cd. – condensator,

C. – compresor ,

V.L. – ventil laminare ,

V – vaporizator.

Se vor determina mărimile caracteristice ale unei instalaţii

frigorifice cu comprimare mecanică de vapori de R 134a şi R 12.

Instalaţia funcţionează în următoarele condiţii:

– temperatura de vaporizare: t0 = - 20ºC;

– temperatura de condensare: tc = 45ºC;

– puterea: Q0 = 150 W.

Se determină din diagrama lnp-i parametrii în punctele

caracteristice ale ciclului, deci se citesc valorile pentru: temperaturi t [ºC],

presiuni [bar], entalpii [kJ/kg], entropii [kJ/kg·K].

3.1. Calculul termic al instalaţiei

3.1.1. Calculul termic al instalaţiei cu R 134a

Cu ajutorul programului „Refrigeration Utilities” se va trasa ciclul

şi se vor determina parametrii punctelor 1, 2, 2’, 3, 4.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 62

Page 63: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Rezultatele sunt sintetizate în tabelul 3.1.

Pct Temp.

Presiune

[bar]

i

[kJ/kg]

s

[kJ/kg*K]

v

[m3/kg]

x

1 -20 1,336 385,00 1,735 0,1457 0.998

2 52,315 11,679 429,05 1,732 0,018 -

2’ 45 11,576 420,51 1,706 0,0173 1

3 45 11,679 263,71 1,213 - 0

4 -20 1,336 264,91 1,261 0,1457 0,43

Pe baza valorilor din acest tabel se calculează schimburile

energetice specifice sub formă de lucru mecanic ale agentului frigorific.

În continuare vor fi prezentate reprezentările ciclurilor în

diagramele lnp-i: fig 3.1.1

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 63

Page 64: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 64

Page 65: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Fig.3.1.2. diagrama T-s

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 65

Page 66: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 66

Page 67: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Fig.3.1.3. diagrama i-s

Parametri specifici

a) puterea frigorifică masică:

b) puterea frigorifică volumică:

c) puterea termică (masică) de condensare (la condensator):

d) lucrul mecanic masic consumat de compresor

(comprimare);

e) bilanţul termic - energetic;

f) debitul masic de R 134a (agentul frigorific);

g) debitul volumic aspirat de compresor;

h) debitul volumic refulat;

i) fluxul termic de condensare:

j) puterea necesară pentru comprimare izentropică ;

k) eficienţa frigorifică a ciclului teoretic;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 67

Page 68: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

l) eficienţa frigorifică a ciclului teoretic a ciclului Carnot –

inversat, delimitat de temperaturile T0, Tc;

T0 = 253k; Tc =318k

m) gradul de reversibilitate.

– exponentul politropic al punctelor 1 – 2

3.1.2.Calculul termic al instalaţiei cu R 12

Cu ajutorul programului „Refrigeration Utilities” se va trasa ciclul

şi se vor determina parametrii punctelor 1, 2, 3, 4.

Fig.3.1.4. diagrama p-i

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 68

Page 69: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 69

Page 70: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Rezultatele sunt sintetizate în tabelul 3.2.

Pct. Temp.[ºC]

p [bar]

i[kJ/kg]

s[kJ/kg*K]

v[m3/kg]

x

1 -20 1,500 343,28 1,569 0,11006 12 56,771 11,003 377,93 1,566 0,0169 -2’ 45 10,843 368,62 1,539 0,016 13 45 11,166 243,45 1,145 - 04 -20 1,500 242,93 1,173 0,0422 0,381

Pe baza valorilor din acest tabel se calculează schimburile

energetice specifice sub formă de lucru mecanic ale agentului frigorific.

Parametri specifici

a) puterea frigorifică masică;

b) puterea frigorifică volumică;

c) puterea termică (masică) de condensare (la condensator);

d) lucrul mecanic masic consumat de compresor (comprimare);

e) bilanţul termic-energetic;

f) debitul masic de R12:

g) debitul volumic aspirat de compresor;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 70

Page 71: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

h) debitul volumic refulat;

i) fluxul termic de condensare:

j) puterea necesară pentru comprimare izentropică :

k) eficienţa frigorifică a ciclului teoretic;

l) eficienţa frigorifică a ciclului teoretic a ciclului Carnot –

inversat, delimitat de temperaturile T0, Tc;

T0 = 253K; Tc =318K

m) gradul de reversibilitate.

– subunitară

– exponentul politropic al punctelor 1 – 2

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 71

Page 72: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

3.2. Studiul exergetic al ciclului teoretic

3.2.1.Calculul exergetic pentru agentul R 134a

a) Pierderea de exergie provocată de ireversibilitatea internă

a laminării este dată de formula:

= Ta*∆Sirl = Ta (s4 – s3)

= 318(1,261-1,213)=15,64

b) Ponderea pierderii determinată de laminare în consumul

de lucru mecanic. Această pondere este dată de formula:

Rezultatul îl înmulţim cu 100 pentru a afla procentul -

= 35,5%

Randamentul exergetic este egal.

=1-0,355=0,645

3.2.2. Calculul exergetic pentru agentul R12

a) Pierderea de exergie provocată de ireversibilitatea internă

a laminării este dată de formula:

= Ta*∆Sirl = Ta (s4 – s3)=318(1,173-1,145)=8,90

b) Ponderea pierderii determinată de laminare în consumul

de lucru mecanic. Această pondere este dată de formula:

Rezultatul îl înmulţim cu 100 pentru a afla procentul -

=25,6%

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 72

Page 73: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

c) Pierderea de exergie cauzată de ireversibilitatea externă a

răcirii 2 – 2’ – proces care are loc în prima parte a condensatorului:

= qr – Ta*∆Sqr = (i2 – i2’) – Ta*(s2 – s1)

d) Ponderea pierderii determinată de răcire:

Rezultatul îl înmulţim cu 100 pentru a afla procentul -

=29,6%

Lucru mecanic minim al ciclului Carnot inversat de referinţă ( )

delimitat de temperaturile Ta = Tc, To = Tf ce realizează acelaşi efect

frigorific ca şi ciclul teoretic – Qo.

= Ta*(s1 – s4) – (i1 – i4) =

=318(1,569-1,173)-(343,28-242,93)=25,578

Randamentul exergetic:

Capitolul al IV-lea

Compresoare frigorifice

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 73

Page 74: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Compresorul este o maşina termică generatoare care se utilizează

la prelucrarea gazelor sau vaporilor şi are rolul de a transforma energia

mecanică în energie utilă legată de presiunea şi viteza gazului prelucrat.

Prin compresor frigorific se înţelege acea componentă a unui sistem

frigorific care cu ajutorul energiei mecanice primite aspiră agentul frigorific

în stare de vapori, provenit de obicei din vaporizator şi îl refulează la o

presiune mai înaltă.

Principalele tipuri de compresoare utilizate în tehnica frigului şi

domeniile de utilizare ale acestora sunt prezentate în tabelul 4.1.

Tip Volumice Rotativecu piston elicoidal cu spirale centrifugale

ermetic casniccomercialclimatizare răcire

-comercialclimatizarerăcire

- -climatizare -

- - - -

semiermetic casniccomercialclimatizarerăcire

-comercialclimatizarerăcire

- - climatizare -

- -climatizare -

deschis casniccomercialclimatizarerăcire

-comercialclimatizarerăcire

- -climatizare -

- -climatizareracire

- casnic = electrocasnic: răcire, condiţionare, climatizare. ; - comercial = aplicaţii comerciale: vitrine frigorifice, camere frigorifice mici, magazine.

;- climatizare = sisteme de climatizare mari: pompe de căldură, grupuri pentru răcirea apei. si chiar mai mult;- răcire: industria alimentară şi agricultura; transporturi maritime; chimie; petrochimie; pompe de căldură industriale (orice putere frigorifică).

4.1.Compresoare cu piston

Compresoarele cu piston fac parte din familia compresoarelor

volumice alternative şi pot fi de trei tipuri constructive:

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 74

Page 75: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

– deschis, reprezentat în figura 4.1;

– semiermetic, reprezentat în figura 4.2;

– ermetic, reprezentat în figura 4.3.

Fig. 4.1. Compresor deschis

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 75

Page 76: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Fig. 4.2. Compresor semiermetic

Fig. 4.3. Compresor ermetic

Compresoarele deschise se pot cupla cu motoare separate, de tip

electric sau termic şi pot vehicula orice tip de agent frigorific. În general

sunt utilizate pentru puteri frigorifice medii şi mari, adică în instalaţii

comerciale şi industrial.

Avantajul compresoarelor deschise este posibilitatea

intervenţiei în cazul unui defect şi remedierea lui. Dezavantajul acestui tip

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 76

Page 77: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

de compresor îl constituie etanşeitatea, deoarece presiunea în carterul

compresorului este mare, iar vaporii de agent frigorific penetrează cu

uşurintă prin toate zonele insufisient etanşe.

Acest dezavantaj poate fi remediat prin utilizarea garniturilor,

pentru capacul chiuloasei, iar între arborele compresorului şi corpul

compresorului se folosesc preseputele.

Compresoarele semiermentice sunt cuplate direct la un motor

electric închis într-un carter demontabil comun; răcirea realizându-se cu

ajutorul vaporilor de agent aspiraţi de compresor din vaporizator.

Capacul se fixează pe corpul compresorului cu ajutorul şuruburilor,

etanşeitatea fiind asigurată de garniturile de etanşare. La acest tip de

compresoare este eliminată preseputa care este piesa cea mai sensibilă în

cazul compresorului deschis.

Compresoarele semiermetice au următoarele avantaje:

– construcţie demontabilă;

– utilizare la turaţii ridicate;

– imposibilitatea scurgerii uleiului de ungere din corpul compresorului.

Acest rip de compresoare nu pot vehicula decât freoni şi se

utilizează pentru puteri medii.

Compresoarele ermetice se aseamănă cu cele semiermetice, dar

sunt închise împreună cu motorul într-o carcasă etanşă nedemontabilă

(sudată) care face inaccesibile părţile mobile şi nu permite intervenţiile în

interior. Nu pot vehicula decât freoni şi se utilizează pentru puteri mici şi

medii. Acestea sunt specifice tehnicii frigului, deoarece freonii protejează

infaşurările electrice, ceea ce permite introducerea motorului în fluxul de

agent frigorific vehiculat de compresor. În prezent, doar o parte din

frigiderele casnice mai folosesc ca agent frigorific freonul R12, el fiind

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 77

Page 78: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

înlocuit, din considerente ecologice, cu freonii de tip R134a, R600a

(izobutan) sau R290 (propan). Ponderea compresoarelor ermetice in lume

este de circa 60% din totalul compresoarelor.

Principlul avantaj al acestor maşini este că pe acelaşi arbore se

găsesc motorul electric şi ambielajul compresorului. În plus ansamblul se

introduce într-o singură carcasă etanşă pentru agentul frigorific, dispar

problemele de aliniere a motorului cu compresorul şi problema traversării

carterului de către vibrochen, ca şi problema garniturii mecanice.

Cel mai mare neajuns in cazul compresoarelor ermetice îl constituie

îngreunarea intervenţiilor în cazul avariilor, soluţia convenabilă, din punct

de vedere economic, este înlocuirea lui cu unul identic sau echivalent.

Caracteristicile motocompresoarelor frigiderelor Arctic:

Tabelul 4.2.

Simbol Puterea

utila

Cilindreea

Puterea nominală

Capacitatea frig.

Rezistenţa infăşurărilor la

Masa

minimă

medie principală

auxiliară

CFO-4,1

CFO-4,5

CFO-6,1

CFO-7,4

1/12

1/8

1/6

1/5

4,11

4,55

6,06

7,4

106

142

225

273

58

69

99

130

64

75

105

140

30,6

23,9

15,74

12,11

44,1

46,3

49,0

49,9

8,4

8,5

9,1

9,5

În figura 4.4. este prezentat un compresor ermetic secţionat, iar în

figura 4.5. este prezentat un compresor ermetic nefuncţional, montat într-o

carcasă din sticlă, pentru a se observa cum se prezintă acest aparat în

interior.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 78

Page 79: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Fig. 4.4. Secţiune printr-un compresor ermetic 1 – capsulă etanşă; 2 – rotor; 3 – stator; 4 – amortizor de zgomot; 5 – compressor

Fig. 4.5. Compresor ermetic montat într-o capsulă din sticlă

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 79

Page 80: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

În figura 4.6 sunt prezentate câteva dintre cele mai importante părţi

componente ale unui compresor ermetic.

Fig. 4.6. Elemente componente ale compresoarelor ermetice

Particularitaţi ale compresoarelor ermetice:

Agenţii frigorifici – nu pot fi decât fluide neutre din punct de

vedere al sistemului electric: de exempu R134a, sau R22. Vaporii de agent

frigorific, aspiraţi sunt utilizaţi pentru răcirea înfăşurărilor electrice ale

statorului şi rotorului înainte de a ajunge în camera de aspiraţie.

Puterea maximă – cu rare excepţii nu poate să depăşească 30 kW.

Supapele – sunt în general cu lamele.

Fig. 4.7.1 – supapă de refulare ; 2 – canal de refulare;

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 80

Page 81: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

3 – canal de aspiraţie

Aspiraţia vaporilor se realizează traversându-se placa supapelor.

Supapa de aspiraţie este inelară, iar cea de refulare, este o piesă cilidro-

conică. Utilizarea supapei de aspiraţie inelară, necesită o prelucrare

mecanică particulară a capului pistonului, în vederea reducerii la minim a

spaţiului mort, în limitele toleranţelor de fabricaţie.

Cilindrii – sunt în general în număr de 2-3 în linie, 4 în V şi 6 în W.

Sunt prelucraţi direct în corpul carterului. Capacele cilindrilor sunt tot din

fontă ca şi carterul, iar gura de vizitare este realizată pe partea

compresorului. Acestia au de o parte si de alta camere de aspiratie si de

refulare, care amortizeaza zgomotul si vibratiile.

Capsulele motocompresoarelor ermetice au forme cilindrice sau

sferice realizate din oţel; aceste capsule sunt constituite din două părţi sudate

electric una peste alta. Motocompresoarele se leagă la circuitul frigorific cu

ajutorul a trei racorduri exterioare (de încărcare, de aspiraţie, de refulare).

Legăturile la circuitul electric interior şi exterior se realizează prin

intermediul plăcii de borne.

Mecanismul de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare

rectilinie alternativă de tip biela-manivela, realizat sub două forma diferite:

– sistemul obişnuit, format prin arbore excentric – biela – piston;

– sistemul mai putin utilizat în alte domenii, format din arbore – culisa

– piston.

Arborele – este turnat din fontă maleabilă, perlitică şi face corp

comun cu excentricul. Pentru înlesnirea circulaţiei uleiului, arborele este

găurit, uneori având practicat în exterior (de la palierul motorului până la

excentric) un şanţ elicoidal ce permite ungerea forţată a lagărului motor.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 81

Page 82: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Alimentarea cu lubrifiant se face printr-un orificiu care comunică cu capătul

inferior al arborelui imersat în baia de ulei.

Bielele – sunt din alij uşor, de aluminiu, turnat sub presiune, găurite

la interior pentru a se asigura ungerea bolţului. În general, capul bielei este

închis şi prevăzut cu un cuzinet din aliaj antifricţiune pe bază de Cu şi Pb.

Pistoanele sunt turnate din fontă, fără segmenţi şi au prevăzute două canale

circulare în care se adună uleiul. Aceste canale formează segmenţi hidraulici

(labirinţi) de etanşare. Pentru a nu permite deplasarea uleiului spre supape,

canalele circulare au prevăzute găuri străpunse către interiorul pistonului.

Lipsa carterului din construcţia compresorului ermetic obligă

adoptarea, în exclusivitate, a circulaţiei vaporilor în contracurent. Acesta

presupune existenţa unei plăci de distribuţie din oţel, pe care se fixează de o

parte şi de alta supapele de aspiraţie şi refulare, de tip lamelar. Având în

vedere construcţia nedemontabilă a capsulei, execuţia plăcii de distribuţie se

realizează şi se controlează cu o deosebită atenţie, în special ceea ce priveşte

starea suprafeţelor.

Pentru amortizarea zgomotelor provenite din circulaţia vaporilor şi

din aşezarea supapelor pe sediu pe traseele de aspiraţie şi de refulare se

prevăd camere amortizoare de zgomot. Pentru reducerea vibraţiilor

transmise de la corp la carcasă, ţeava de refulare se profilează sub forma

unor serpentine, eventual acoperită cu un arc.

Caracteristica acestor motocompresoare ermetice este ungerea sub

presiune a organelor în mişcare, fără pompa mecanică de ulei. Presiunea

lubrifiantului se realizează natural, prin artificii constructive, care duc la

proiectarea uleiului către piesele în mişcare. Pentru motocompresoarele

monofazate, la care sensul de rotaţie este determinat prin construcţie,

ungerea poate fi realizată prin introducerea unei elice la capătul interior al

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 82

Page 83: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

arborelui. Aceasta antrenează ascendent uleiul dirijându-l spre canalul

exterior elicoidal al arborelui şi apoi, prin găurile radiale, către piesele în

mişcare. Surplusul de ulei, expulzat peste stator şi bobinele statorice ale

motorului, contribuie la răcirea acestora, scurgându-se apoi la partea

inferioara a capsulei de unde reintră în circuit.

La motoarele trifazate este necesară utilizarea unui dispozitiv la

care capacitatea de ungere să nu se modifice la schimbarea sensului de

rotaţie. Unul dintre aceste dispozitive se compune dintr-un con gol în

interior, fixat în arbore, pe axa de rotaţie. Ascensiunea uleiului se datorează

forţei centrifuge exercitate asupra uleiului, aflat în interiorul conului, fiind

imersat în lichid. Din orificiul central, uleiul este distribuit prin găuri radiale

la piesele în mişcare.

În construcţia capsulelor frigorifice se folosesc în exclusivitate

etanşări statice. Izolarea ansamblului motocompresor din exterior se face

prin sudare electrică a celor două părţi ce alcătuiesc carcasa. Realizarea

conexiunilor necesare alimentării motorului, constituie problema cea mai

delicată în etanşarea capsulelor. Soluţia aplicată în prezent foloseşte o placă

de borne (de tip Fuste) al cărui corp de oţel este sudat pe carcasa

compresorului. Izolarea electrică a bornelor de trecere faţă de restul

elementelor metalice se face cu ajutorul unor „perle” din sticlă. Etanşarea

acordurilor exterioare se execută prin sudare sau lipire, etanşarea dintre

placa de borne şi corpul compresorului, respectiv chiuloasa este asigurată ca

şi la compresoarele deschise cu garnituri de clingherit sau din alt material

neutru la acţiunea uleiului şi a agentului frigorific.

O caracteristică specifică a motocompresoarelor o constituie

cuplarea directa a celor două elemente prin intermediul arborelui comun.

Motoarele de antrenare ale tuturor compresoarelor ermetice sunt cu motor

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 83

Page 84: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

masiv în scurtcircuit, reprezentând o limită la părţile active esenţiale a

motoarelor electrice asincrone monofazate şi trifazate clasice.

Materialele folosite la construcţia motorului electric sunt:

– tole magnetice din oţel electromagnetic (cu siliciu) pentru circuitul

magnetic;

– fire din Cu acoperite cu email sintetic superrezistent la acţiunea

agentului frigorific, acizilor precum şi solicitărilor termice prelungite;

– materiale plastice diverse şi bumbac folosite la cuplarea infăşurărilor

statorice;

– aluminiu pur (99,5%), turnat sub presiune, constituind rotorul masiv.

Puterea necesară la arboreal unui compressor frigorific variază în

funcţie de turaţie şi de condiţiile de lucru ale instalaţiei deservite, reflectate

în primul rând prin temperaturi (de condensare, de vaporizare şi a mediului

ambient). La rândul lui, motorul electric este proiectat şi realizat pentru a

funcţiona eficient într-o gamă de puteri relative restranse; astfel, pentru un

anumit compressor şi la un regim de funcţionare precizat, există o putere

optimă a motorului electric de antrenare. Schimbarea motorului fiind evident

imposibilă, iar la reglarea puterilor prin turaţie necesitând echipamente

costisitoare.

În cazul motocompresoarelor frigorifice ermetice mici şi mijlocii s-

a optat pentru o altă soluţie şi anume, echiparea aceluiaşi compressor cu

motoare electrice având puteri diferite, determinate de condiţiile de

funcţionare preconizate. Rezultă aşadar trei-cinci versiuni ale aceluiaşi

motocompresor, pentru temperaturi de vaporizare cuprinse între si

şi agenţi frigorifici diverşi. Unui singur agent frigorific pot să-i

corespundă chiar trei motocompresoare cu cilindre identice, destinate

funcţionării la presiuni de aspiraţie scăzute (LBP – Low Back Pressure) la

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 84

Page 85: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

presiuni de aspiraţie ridicate (HBP – High Back Pressure) sau în regim de

condiţionare a aerului şi având puterile motoarelor crescătoare în această

ordine. Gama presiunilor de aspiraţie medii (MBP – Medium Back

Pressure) poate fi acoperită cu succes atât de motocompresoarele LCP, cât şi

motocompresoarele HBP.

În tabelul 4.3. sunt prezentate caracteristicile unor tipuri de

motocompresoare româneşti şi străine.

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 85

Page 86: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Puterea motocompresor

ului

[CP]

Firma producatoar

e

Marca compres

or

Cilindreea

Capacitatea

frigorifică[w]

Puterea consumată

[w]

Puterea frigorif

ică specifi

că [w/w]

Greuta

tea[kg]

1/81/81/61/61/5¼1/81/6FG-0,141/863w90w1/8-----

ToshibaNechiToshibaNechiToshibaToshibaGăeştiGăeştiRusiaRusiaGermaniaKalexYPO-FinJaponicaJaponicaJaponicaJaponicaJaponica

SL-45YMinES4SL-5YMnES5TL-71YMTL-80YNCFO-4,5CFO-6,11005LS-08BKO.52.63.TCHFZ.15PW4.5K9LKZ-311LKZ-313LKZ-315LKZ-317LKZ-319

4,864,05,295,06,727,024,556,068,04,53,053,054,333,03,54,04,54,99

119,7108,5143,4146,0199,4135,0175,0105,0120,0105,086,0-128105130148167185

112,9112,5122,5140150176,7110150107127739012592107130135158

1,060,961,171,041,331,330,800,851,120,830,83-1,021,091,211,321,241,36

6,66,46,66,97,47,48,59,114,48,86,814,18,66,26,46,46,96,9

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 86

Page 87: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

4.2. Calculul termic al compresorului cu piston

Se efectuează calculul termic şi al dimensiunilor fundamentale ale

compresorului cu piston necesar pentru combina frigorifică cu putere

frigorifică de 150 W. Se va analiza comparativ utilizarea ca agent frigorific

freonul R 134a şi freonul R 12.

4.2.1.Calculul compresorului cu freon R 134a

Fig. 4.11. Ciclul de funcţionare al compresorului

p1 = 1,336 [bar]

p2 = 11,679 [bar]

a) puterea frigorifică specifică:

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 87

cl

PP’

P2= PC

P1 = P0

P1’

n

pr

po

2’3’

4’ 1’

V0 VS

Page 88: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

b) debitul masic de agent frigorific:

c) debitul volumic real aspirat de compresor:

d) pierderile teoretice de comprimare:

e) pierderile de presiune prin laminare în supapele compresorului:

- aspiraţia:

- refularea:

f) presiunea medie de refulare:

g) presiunea medie de aspiraţie:

h) raportul real de comprimare:

i) determinarea coeficienţilor de putere:

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 88

Page 89: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

j) coeficientul de debit corespunzător pierderilor de presiune prin

laminare în supapele de aspiraţie:

k) coeficientul de debit corespunzător supraîncălziri la aspiraţie:

l) coeficientul de debit corespunzător pierderilor masice prin

neetanşeităţi( interstiţiu radial dintre piston şi cilindru):

m) randamentul volumetric ( coeficientul de debit ):

n) debitul volumic teoretic total:

o) lucrul mecanic specific izentropic:

p) puterea teoretică (adiabatică) consumată de compresor:

r) eficienţa frigorifică adiabată:

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 89

Page 90: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

4.2.2.Calculul compresorului cu freon R12:

a) puterea frigorifică specifică:

b) debitul masic de agent frigorific:

c) debitul volumic real aspirat de compresor

d) pierderile teoretice de comprimare:

e) pierderile de presiune prin laminare în supapele compresorului:

-aspiratia:

-refilare:

f) presiunea medie de refulare:

g) presiunea medie de aspiraţie:

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 90

Page 91: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

h) raportul real de comprimare:

i) determinarea coeficienţilor de putere:

-valoarea relativa aspatiului mort

j) coeficientul de debit corespunzător pierderilor de presiune prin

laminare în supapele de aspiraţie:

k)coeficientul de debit corespunzător supraîncălziri la aspiraţie:

l) coeficientul de debit corespunzător pierderilor masice prin

neetanşeităţi (interstiţiu radial dintre piston şi cilindru):

m) randamentul volumetric (coeficientul de debit ):

n) debitul volumic teoretic total:

o) lucrul mecanic specific izentropic:

p) puterea teoretică (adiabatică) consumată de compresor:

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 91

Page 92: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

r) eficienţa frigorifică adiabată:

4.2.3.Alegerea compresorului

Pentru freonul R134a se propun următoarele variante de compresoare ale firmei Danfoss.

103G6680

Capacity LBP -25/55°C: 80 - 170 WCapacity HBP +5/55°C: 450 - 780 W

characteristic

value

Type FR7.5GWeight 10.550 Kg Total Height 196 mmApplication/energy level Universal CompressorApprovals EN 60335-2-34Height from baseplate 191 mmNumber of compressors on a pallet 80Connector tolerance, comment +/- 0.09Cord relief 103N1010Cover 103N2010Cut-in current HST 8.1 ACut-in current LST 11.4 ADischarge connector bending angle 25 °Discharge connector comment Al-capDischarge connector diameter 6.2 mmDischarge connector material description Cu-plated steelCompressor displacement 6.93 cm³Free gas volume in compressor 1350 cm³

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 92

Page 93: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Instructions number CI.63.D2.02Application (LBP/MBP/HBP) LBP/MBP/HBPLRA HST 8.1 ALRA LST 6.8 AMax. short term winding temperature 135 °CMax. stationary winding temperature. 125 °CMaximum refrigerfant charge 0.9 kgMotor type RSIRMotor type 2 CSIROil quantity 450 cm³Oil type POEProcess connector, bending angle 30 °Process connector, comment Al-capProcess connector, diameter 6.2 mmProcess connector, material description Cu-plated steelPTC RSIR 4.8mm 103N0018PTC RSIR 6.3mm 103N0011Primary refrigerant R134aResistance auxiliaury winding 13 OhmResistance main winding 10.7 OhmStart Capacitor 117U5015Start Capacitor capacitance 80 micro FStarting relay HST 117U6001Suction connector, bending angle 30 °Suction connector, comment Al-capSuction connector, diameter 8.2 mmSuction connector, material description Cu-plated steelVoltage & frequency 240 VVoltage & frequency 220 VVoltage & frequency 240 VVoltage & frequency 220 VWeight [kg] 10.6 kg

104G8100

Capacity LBP -25/55°C: 110 - 660 WCapacity HBP +5/55°C: 760 - 3100 W

characteristic

value

Type SC21F

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 93

Page 94: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Weight 13.674 Kg Total Height 219 mmApplication/energy level Standard CompressorApprovals EN60335-2-34Height from baseplate 213 mmConnector height S + P 193 mmDischarge connector height 110 mmNumber of compressors on a pallet 80Connector tolerance, comment +/- 0.09Cord relief 103N1004Cover 103N2009Cut-in current HST 18.6 ADischarge connector bending angle 37 °Discharge connector comment Al-capDischarge connector diameter 6.2 mmDischarge connector material description Cu-plated steelCompressor displacement 20.95 cm³Free gas volume in compressor 1460 cm³Instructions number CI.64.A1.02Application (LBP/MBP/HBP) LBPLRA HST 18.6 AMax. short term winding temperature 135 °CMax. stationary winding temperature. 125 °CMaximum refrigerfant charge 1.3 kgMotor type CSIROil quantity 550 cm³Oil type POEProcess connector, bending angle 37 °Process connector, comment Al-capProcess connector, diameter 6.2 mmProcess connector, material description Cu-plated steelPrimary refrigerant R134aResistance auxiliaury winding 14.1 OhmResistance main winding 3.7 OhmStart Capacitor 117U5017Start Capacitor capacitance 80 micro FStarting relay HST 117U6019Suction connector, bending angle 37 °Suction connector, comment Al-capSuction connector, diameter 10.2 mmSuction connector, material description Cu-plated steelVoltage & frequency 240 VVoltage & frequency 220 VWeight [kg] 13.7 kg

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 94

Page 95: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica 95

Page 96: Licenta Frig

Frigider casnic cu comprimare mecanica

Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Mecanica

Capacity LBP -25/55°C: 80 - 170 WCapacity HBP +5/55°C: 450 - 780 W

characteristic valueType FR7.5GWeight 10.540 Kg Total Height 196 mmApplication/energy level Universal CompressorApprovals EN 60335-2-34Height from baseplate 191 mmNumber of compressors on a pallet 80Connector tolerance, comment +/- 0.09Cord relief 103N1010Cover 103N2010Cut-in current HST 8.1 ACut-in current LST 11.4 ADischarge connector bending angle 25 °Discharge connector comment Al-capDischarge connector diameter 6.5 mmDischarge connector material description Cu-plated steelCompressor displacement 6.93 cm³Free gas volume in compressor 1350 cm³Instructions number CI.63.D2.02Application (LBP/MBP/HBP) LBP/MBP/HBPLRA HST 8.1 ALRA LST 6.8 AMax. short term winding temperature 135 °CMax. stationary winding temperature. 125 °CMaximum refrigerfant charge 0.9 kgMotor type RSIRMotor type 2 CSIROil quantity 450 cm³Oil type POEProcess connector, bending angle 90 °Process connector, comment Al-capProcess connector, diameter 6.5 mmProcess connector, material description Cu-plated steelPTC RSIR 4.8mm 103N0018PTC RSIR 6.3mm 103N0011Primary refrigerant R134aResistance auxiliaury winding 13 OhmResistance main winding 10.7 OhmStart Capacitor 117U5015Start Capacitor capacitance 80 micro FStarting relay HST 117U6001Suction connector, bending angle 90 °Suction connector, comment Al-capSuction connector, diameter 8.2 mmSuction connector, material description Cu-plated steelVoltage & frequency 240 VVoltage & frequency 220 VVoltage & frequency 240 VVoltage & frequency 220 VWeight [kg] 10.6 kg

96