Read ufa08.pdf text version

8. INSTRUMENTE SOFTWARE PENTRU CALCULUL NECESARULUI DE FRIG AL FRIGORIFERELOR

Pentru determinarea necesarului de frig al depozitelor frigorifice, se pot utiliza relaiile de calcul prezentate anterior, sau un produs informatic specializat, care s poat efectua aceste tipuri de calcule. În continuare vor fi prezentate modulul pentru calculul necesarului de frig pentru o camer frigorific, al programului CoolPack i prima versiune a unui program original destinat efecturii acestor calcule, realizat la Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca i denumit Depozit. 8.1. Calculul necesarului de frig al unei camere frigorifice cu programul CoolPack Programul de calcul CoolPack, are implementat un modul pentru calculul necesarului de frig al unei camere frigorific. Pentru lansarea în execuie a acestui program, se alege din meniul principal opiunea "Auxiliary", care va determina afiarea unui nou meniu, ca în figur, dup care se alege opiunea 9 "Cooling demand for a refrigerated room", adic "Necesarul de frig pentru camer cu aer condiionat".

Meniul modulului "Auxiliary"

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -2-

Interfaa propriu-zis a programului pentru calculul necesarului de frig al unei camere frigorifice este prezentat în figur.

Interfaa programului pentru calculul necesarului de frig al unei camere frigorifice Datele i rezultatele se introduc, respectiv se obin în trei ferestre principale. Fereastra "HEAT TRANSFER THROUGH BUILDING PARTS", adic "Ptrunderi de cldur prin elementele construciei", este reprezentat în imagine:

Fereastra "HEAT TRANSFER THROUGH BUILDING PARTS" În partea dreapt este schiat camera climatizat, iar datele de intrare care pot s fie introduse în aceast zon a interfeei sunt: - TROOM [°C] - temperatura aerului din camer; - RHROOM [%] - umiditatea relativ a aerului din camer - RH provin de la (Relative Humidity); - Length [m] - lungimea camerei (conform schiei); - Width [m] - limea camerei (conform schiei); - Heigh [m] - înlimea cemerei. În aceast zon este afiat i valoarea calculat a necesarului de frig datorat & ptrunderilor de cldur prin elementele construnctive ale camerei, Q TRANS [kW]. Cu ajutorul dimensiunilor constructive ale camerei este calculat i afiat, în interiorul schiei camerei, volumul acesteia "Volume" exprimat în [m3]. În partea stâng se pot introduce restul datelor, cu ajutorul crora se pot calcula ptrunderile de cldur.

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -3-

Prile constructive ale camerei sunt considerate: - WALL 1...4 - Perelele 1...4 (conform schiei); - FLOOR - podea; - CIELING - tavan. Pentru fiecare dintre aceste pri constructive se pot introduce urmtoarele elemente pe baza crora s se calculeze ptrunderile de cldur: - k value [W/(m2K)] - valoarea coeficientului global de transfer termic; - T [°C] - valoarea temperaturii în zona respectiv, în afara camerei climatizate; Fereastra "AIR CHANGE (Infiltration)" adic "Circulaia aerului proaspt" este reprezentat în imagine:

Fereastra "AIR CHANGE (Infiltration)" Datele de intrare pentru aceast component a necesarului de frig, datorat introducerii de aer proaspt în camera cu aer condiionat, sunt urmtoarele: - TAIR,IN [°C] - temperatura aerului exterior la intrarea în camer; - RHAIR,IN [%] - umiditatea relativ a aerului exterior la intrarea în camer; - Air Change Factor (ACF) - numrul de recirulri în 24h, adic raportul dintre volumul total de aer proaspt introdus în incint în 24h i volumul camerei; - Volume flow [m3/h] - debitul volumic de aer introdus în camer, mrime care foate fi introdus, dac se dorete, în locul numrului de recirculri. Programul calculeaz i afieaz debitul volumic, respectiv numrul de recirculri, în & funcie de cealalt mrime introdus i Q INFILT [kW], ptrunderea de cldur datorat introducerii aerului în incint. Fereastra "COLING DOWN AND FREEZING OF GOODS" adic "Refrigerarea i congelarea produselor", este prezentat în imaginea alturat:

Fereastra "COLING DOWN AND FREEZING OF GOODS" Aceast fereastr permite calculul necesarului de frig pentru tunele de refrigerare sau de congelare în care se gsesc dou tipuri de produse. Datele de intrare cu ajutorul crora se calculeaz aceast component a necesarului de frig, având o pondere foarte mare în cazul tunelelor de refrigerare sau de congelare, sunt urmtoarele: - Quantity [kg] - cantitatea din fiecare produs, care este supus rcirii; - Temp [°C] - temperatura cu care se introduc produsele în camera de rcire (temperatura final fiind considerat TROOM - temperatura aerului din camer; - Cool-down time [h] - durata procesului de rcire; - Type - tipul produsului, care pentru fiecare dintre cele dou produse poate fi unul dintre: Vegetables - legune; Fruit - fructe; Beef - carne de vit; Pork - carne de porc; Lamb - carne de miel; Fish - pete; Diary products - produse lactate; - Heat of respiration [W] - "cldura de respiraie" de fapt fluxul termic datorat respiraiei produselor vii (legume i fructe) în cazul refrigerrii acestora.

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -4-

Mrimile calculate sunt aa cum se observ: & - Q MAX [kW] - necesarul maxim de frig; & [kW] - necesarul mediu de frig; - Q

AVG

Cele dou tipuri de necesar de frig se calculeaz separat, pentru fiecare tip de produs în parte i în total, pentru camera (tunelul) de rcire. Fereastra "AUXILIARY LOADS" adic "Sarcini termice auxiliare", este prezentat în imaginea alturat:

Fereastra "AUXILIARY LOADS" Aceast zon a interfeei programului permite calcularea necesarului de frig datorat unor sarcini termic auxiliare i anume: - No. of persons [-] - numrul de persoane care îi desfoar activitatea în interior; - Work type - tipul de munc desfurat în interior, care poate s fie unul dintre urmtoarele trei: - Light - munc uoar; - Medium - munc medie; - Heavy - munc grea; - Fans [kW] - puterea ventilatoarelor "Fans" din incint, care se va regsi în camer sub form de cldur degajat; - Other heat developing equipment [kW] - alte echipamente care genereaz cldur; - Lighting [W sau W/m2] - cldura produs prin iluminarea "Lighting" camerei; - Floor heating [W sau W/m2] - cldura degajat pentru înglzirea pardoselei. & Programul determin fluxul de cldur degajat de o persoan din camer q , exprimat în [W/person] adic "[W/persoan]", la temperatura interioar din camer i & bineîneles, necesarul de frig datorat sarcinilor termice auxiliare prezentate, Q AUX [kW]. Necesarul de frig pentru o camer frigorific, este calculat în dou variante i este afiat într-o fereastr separat aa cum se observ în figur: & - Q TOT [kW], este puterea frigorific total necesar; & - Q [kW], este puterea frigorific medie necesar.

TOT , AVG

Fereastra rezultatelor globale În aceeai fereastr, mai este afiat valoarea mrimii SHR [%] "Sensibel Heat Ratio" adic "Raportul dintre cldura cldura senibil i cldura total extras". Introducerea acestei mrimi este important atunci când în vaporizator se produce uscarea aerului umed, fenomen care introduce o sarcin termic suplimentar. Situaia de referin este cea în care vaporizatorul extrage numai cldur sensibil necesar pentru scderea temperaturii aerului, cu meninerea constant a umiditii absolute. Atunci când suprafaa vaporizatorului are temperatura mai mic decât temperatura punctului de rou, pe aceasta se depune o parte din umiditatea coninut de aer, sub form de condens, realizându-se implicit uscarea aerului. În acest caz se extrage în plus cldura latent de condensare a cantitii de ap depuse. Cldura total extras se compune în acest caz din dou componente: cldura sensibil i cldura

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -5-

latent. SHR se definete matematic prin raportul dintre cldura sensibil i cldura total extras. În consecin SHR ofer o informaie util privind creterea necesarului de frig datorat uscrii aerului. O valoare de 100% pentru SHR indic faptul c vaporizatorul rcete aerul, fr ca pe acesta s se depun umiditate. În acest caz temperatura suprafeei vaporizatorului este mai mare decât temperatura punctului de rou. O valoare de 97% pentru SHR, ca în exemplul considerat, indic faptul c 97% din sarcina total a vaporizatorului reprezint cldura sensibil necesar scderii temperaturii aerului, iar 3% din sarcina total a vaporizatorului reprezint cldura latent extras prin condensarea umiditii depuse pe suprafaa vaporizatorului. În acest caz temperatura suprafeei vaporizatorului este mai mic decât temperatura punctului de rou. De obicei în cazul frigoriferelor este diferit de 100%, deoarece exist condiii pentru depunerea umiditii pe vaporizatoarele rcitoare de aer i chiar pentru solidificarea acesteia. De regul în aceste spaii temperatura interioar este sub temperatura de rou, iar în tunelelor de congelare sau al depozitelor pentru produse congelate, temperaturile sunt mult sub 0°C, deci pe vaporizatoare se va depune brum sau chiar ghia.

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -6-

8.2. Calculul necesarului de frig al unei camere frigorifice cu programul Depozit Programul pentru determinarea necesarului de frig al unor spaii frigorifice, denumit DEPOZIT, este o realizare original, care permite calcularea puterii frigorifice a instalaiei de rcire, care deservete un spaiu frigorific. Este proiectat i realizat astfel încât s poat fi util tuturor specialitilor având ca domeniu de activitate tehnica frigului: cadre didactice, proiectani, personal de exploatare a instalaiilor frigorifice de acest tip. Ecranul de prezentare a primei versiuni a programului, descris în acest capitol este prezentat în imagine.

Ecranul de prezentare a programului DEPOZIT Algoritmul pentru calculul necesarului de frig, care a fost utilizat la elaborarea programului, este cel descris in capitolul anterior. Prin utilizarea programului pot s fie efectuate calculele pentru patru tipuri de spaii frigorifice: - Tunel, sau camer de refrigerare (TR); - Depozit pentru produse refrigerate (DR); - Tunel, sau camer de congelare (TC); - Depozit pentru produse congelate (DC). Pentru aceste tipuri de spaii, deservite de instalaii pentru rcire, sau meninere a temperaturilor sczute, pot s existe patru tipuri de necesar de frig: - Ptrunderi de cldur prin pereii izolai (Q1); - Necesarul de frig tehnologic (Q2); - Necesarul de frig pentru ventilare (Q3); - Necesarul de frig pentru exploatare (Q4). Ptrunderile de cldur prin perei apar pentru toate tipurile de spaii frigorifice menionate, datorit diferenei de temperatur dintre interiorul i exteriorul spaiului frigorific. Frigul tehnologic reprezint cldura care trebuie extras din produse, pentru a fi aduse la temperatura de pstrare dorit, prin refrigerare sau congelare i apare doar în cazul tunelurilor, respectiv camerelor de refrigerare sau congelare i în cazul depozitelor de produse refrigerate, dac produsele degaj cldur prin reacii biochimice (respiraie). Frigul necesar ventilrii, apare numai la depozitele pentru produse refrigerate, care sunt ventilate cu aer proaspt, iar acesta trebuie adus de la parametrii aerului exterior, la cei ai aerului din interiorul depozitului.

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -7-

Frigul necesar exploatrii, reprezint cldura ptruns în toate tipurile de spaii rcite, datorit activitilor umane desfurate în acestea, închiderii i deschiderii uilor, prezenei motoarelor electrice de acionare a ventilatoarelor, etc. Programul de calcul DEPOZIT, poate s fie utilizat pentru a efectua automat calculul necesarului de frig atât pentru un spaiu frigorific individual, cât i pentru un antrepozit, sau ansamblu de spaii rcite, situaie în care se va executa separat programul pentru fiecare spaiu în parte, dup care se pot centraliza i interpreta rezultatele obinute, în contextul ansamblului. Utilizat împreun cu programele de calcul FRIGO STAR, sau FRIG M, elaborate tot la Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca, sau chiar împreun cu programul CoolPack, produsul software DEPOZIT, poate reprezenta un instrument eficient pentru întocmirea foarte rapid a unei oferte tehnice de echipamente, sau instalaii frigorifice care s deserveasc diferite depozite frigorifice. Timpul de lucru necesar unei asemenea operaii, se reduce de la mai multe zile, sau chiar sptmâni, la câteva minute, sau cel mult ore, în funcie de complexitatea depozitului. Cu ajutorul programului, se pot efectua i studii de influen a unor parametri asupra necesarului de frig, în vederea optimizrii de exemplu a organizrii, a modului de dispunere, a celui de încrcare, a dimensiunilor spaiilor frigorifice, sau în diverse alte scopuri. Pentru a reduce cât mai mult numrul i calitatea datelor de intrare necesare executrii programului, o serie de mrimi au fost adoptate la valori medii sau acoperitoare, recomandate în literatura de specialitate. În consecin, datele de intrare necesare executrii programului, sunt în ordinea solicitat de acesta, urmtoarele: - Tipul spaiului rcit: TR, DR, TC, DC, aa cum se observ în figur:

Tipurile de spaii rcite care pot fi alese

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -8-

- Tipul spaiului exterior pentru fiecare perete în parte: exteriorul, coridor care comunic direct cu exteriorul, coridor care nu comunica direct cu exteriorul, pod, subsol, sol, sau alt spaiu rcit. Pereii sunt denumii în program, dup poziie i orientarea fa de punctele cardinale, prin prima liter, dup cum urmeaz: Nord, Sud, Est, Vest, Tavan, Podea. În figur este exemplificat modul în care sunt solicitate aceste date.

Tipurile de spaii exterioare posibile - Dimensiunile exterioare ale depozitului: lungime, lime i înlime, [m]. - Temperaturi: exterioar (a mediului ambiant) i interioar, [ C]. - Categoria i tipul produsului. Produsele sunt grupate în cinci categorii i pentru fiecare din acestea exist mai multe tipuri de produse: carne (porc, vit, oaie, psri, dezosat, subproduse), pete (slab, gras, fileu), ou (în coaj, sau melanj), lactate (lapte, unt, unt topit, smântân, iaurt, sana, chefir), sau fructe (ciree, viine, caise, struguri, piersici, prune, pere timpurii, pere târzii, mere timpurii, mere târzii, cpuni, zmeur, mure, lmâi, portocale, grapefruit, banane verzi, banane coapte).

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor -9-

Un exemplu pentru modul în care se introduc aceste date i anume fructele, este prezentat în figur.

Tipuri posibile de produse (fructe) Cantitatea de produse, [kg/24h]. Durata procesului de rcire: refrigerare / congelare, [h]. Temperaturile produselor: iniial i final [ C].

Unele dintre datele de intrare prezentate, sunt solicitate de program, indiferent de tipul spaiului frigorific pentru care se efectueaz calculele, de exemplu temperaturile mediului exterior, sau temperatura din interior, iar alte date sunt solicitate numai pentru anumite tipuri de spaii frigorifice, de exemplu temperaturile iniial i final ale produselor sunt solicitate de program, numai dac se calculeaz tuneluri sau camere de refrigerare, respectiv congelare, situaii în care produsele trebuie rcite.

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor - 10 -

Cu ajutorul acestor date de intrare i cu ajutorul mrimilor care au fost adoptate din literatura de specialitate, poate s fie calculat necesarul de frig. Programul calculeaz urmtoarele mrimi: Ptrunderile de cldur prin perei (Q1): Un exemplu de afiare a acestor rezultate este prezentat în figur.

Ptrunderile de cldur prin perei Necesarul de frig tehnologic (Q2): Aceast component reprezint cantitatea de cldur care trebuie extras pentru reducerea temperaturii produselor.

Necesarul de frig tehnologic Necesarul de frig pentru ventilare (Q3): Pentru calculul proprietilor termodinamice ale aerului umed, în funcie de temperatur i de umiditatea relativ a fost scris un subprogram independent. Acesta poate fi utilizat în aplicaii de climatizarea i condiionarea aerului, care implic i utilizarea frigului artificial. Dezvoltarea unui asemenea program va constitui o prioritate ulterioar a autorului.

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor - 11 -

Necesarul de frig pentru exploatare (Q4): Se consider c aceast mrime reprezint 40% din cldura ptruns prin perei, aceasta fiind valoarea maxim recomandat de literatura de specialitate. Dup efectuarea calculelor i prezentarea rezultatelor, pentru cele patru categorii de necesar de frig, programul centralizeaz rezultatele i le reafieaz în mod sintetic, în finalul execuiei. Un exemplu de rezultate centralizate este redat în figur.

Modul de centralizare a necesarului de frig Din prezentarea efectuat se constat c programul DEPOZIT, este primul de acest tip, proiectat i realizat integral în România, fiind comparabil cu alte programe asemntoare existente pe piaa produselor informatice pentru tehnica frigului. Programul a fost conceput pornind de la dorina de a reduce la minim, numrul datelor de intrare necesare, mrind astfel gradul de generalitate i aplicabilitatea programului. În consecin, rezultatele obinute au un caracter orientativ, putând servi la fundamentarea extrem de rapid a unei oferte tehnico-economice de instalaie, care s deserveasc depozitul în discuie, pe baza unor informaii uor de furnizat, chiar dac beneficiarii depozitului i ai respectivei instalaii, nu au cunotine de tehnica frigului. Eventualele situaii specifice, în afara recomandrilor general valabile din literatura de specialitate, vor fi ulterior analizate de specialitii în domeniu, dar estimrile autorului sunt c modificrile necesarului de frig, pe care le vor aduce aceste evaluri ale situaiilor particulare, nu vor fi de natur s modifice esenial structura sau componena instalaiei propuse în oferta elaborat iniial cu ajutorul programului DEPOZIT.

8. Instrumente software pentru calculul necesarului de frig al frigoriferelor - 12 -

Programul efectueaz calculele pentru o singur incint frigorific, dar este conceput astfel încât s poat fi utilizat i pentru situaii mai complexe, în care depozitul s conin mai multe spaii rcite, de mai multe tipuri, inclusiv coridoare sau birouri, care s-ar putea învecina cu unele din aceste spaii. În asemenea situaii, programul va fi executat de mai multe ori, câte o dat pentru fiecare spaiu rcit, alegând corespunztor tipul de spaiu cu care se învecineaz fiecare perete al respectivului spaiu. În final, utilizând rezultatele fiecrei execuii, poate fi stabilit necesarul de frig al întregului depozit i poate fi ales tipul instalaiei, sau al instalaiilor care vor deservi în paralel depozitul. Calculul necesarului de frig trebuie s fie urmat întotdeauna de calculul termic al ciclului frigorific pentru instalaia propus. Acesta se poate efectua cu ajutorul produselor informatice FRIGO STAR, sau FRIG M, realizate în acest scop la Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca, programe prezentate la conferine tiinifice naionale sau internaionale, unde au fost de fiecare dat bine apreciate. În acelai scop se pot utiliza i alte programe, cum este de exemplu, programul CoolPack.

Alegerea agentului frigorific pentru calculul ciclului În figura anterioar se prezint modul în care se poate alege unul din cei patru ageni frigorifici pentru care ulterior unul din programele menionate s calculeze ciclul frigorific.

Information

12 pages

Find more like this

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

199221