HŰTÉSTECHNIKA ALAPJAI

Átírás

1 HŰTÉSTECHNIKA ALAPJAI. ELŐADÁS HŰTÉS, HŰTŐTÁROLÁS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI

2 HŰTŐTÁROLÓ MODELLJE, HŐTERHELÉSEI Kondicionált levegő, e,3 [T 6 = 8 o C; RH 6 = 40 %] 6 Környezet, e,2 [T a = 20 o C; A = 8 m 2 ; k = 0.45 W/(m 2. K)] Ajtónyitás, A [DT A = 0.9 o C] Termék párolgás D/ DY 8 [T 3 = 3 ± o C; RH 3 = 80 ± 0 %; 3 m = 0 t; = 40 m 3 ; 3 q = 35 W/t; w = kg/(kg. s)] ilágítás, munkások, Légűtő vagy légkondicionáló, [T e = -3 o C. (8)] [DT = 2 x 0.75 o C] entilátor, Q M [DT M = o C] Termék párolgás D/ DY 2 Hideg levegő, Q e,4 [T =.3 o C; RH = 82 %] Környezet, e, [T a = 20 o C; A = 8 m 2 ; k = 0.45 W/(m 2. K)] Ajtónyitás, A [DT A = 0.9 o C] ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 2

3 A HŰTŐTELJESÍTMÉNY- IGÉNY SZÁMÍTÁSA Hűtőteljesítmény igény () A űtőteljesítmény-igény két részből tevődik össze: Aol: i - a belső őterelés [kw] e - a külső őterelés [kw] Φ Φ Φ Φ Φ i Φ e Φ Φ Φ - A belső őterelés: i E M A B Aol: E az emberi őleadás, világítás őtermelése, M a gépek őtermelése, A a ki- és berakodás során bejutó őáram, B egyéb őterelés (a termék leűtéséez szükséges űtőteljesítmény): - A külső őterelés: a falakon keresztül átadódó ún. transzmissziós őáram Φ e n i A i k i T k,i Aol: A i az egyes zárófelületek (falak) területe (m 2 ) k i az egyes falak őátszármaztatási tényezője, k =(0,2-0,45) (W/m 2 o C) T k,i a fallal atáros külső tér őmérséklete ( o C) T b,i a belső tér őmérséklete ( o C) DT s,i a külső napsugárzásból származó őmérséklet különbség ( o C) Egyszerűsített számításokban a fal tájolásától függően a következő értékeket leet figyelembe venni: É- ÉK elanyagolató; NY-K-DK-ÉNY - DT s,i = (5-0) o C, D-DNY - DT s,i = (0-20) o C, továbbá fűtött padlónál a fűtési energia, vagy szigeteletlen padlóknál Q e,p = 6 A (W) (itt: A padló felülete, m 2 ). ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 3 T b,i ΔT s,i

4 BELSŐ HŐTERHELÉS- EMBERI HŐLEADÁS E = 500 kj//fő ILÁGÍTÁS HŐTERMELÉSE = a. E Aol: a egyidejűségi tényező E a világítótestek elektromos teljesítménye (kw) GÉPEK HŐLEADÁSA Φ M n i Pi η Aol: M i egyidejűségi tényező P i egyes villamos motorok teljesítménye (kw) i az egyes villamos motorok atásfoka M i i KI- ÉS BERAKODÁSNÁL BEJUTÓ HŐÁRAM Az ajtók nyitva tartásából származó őveszteség A ) különösen fagyasztóknál és fagyosztott tárolóknál jelentős leet, amit zsilippel és őszigetelő függönyökkel csökkentenek. Az ajtó nyitva maradását felügyelő rendszer jelzi. ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 4

5 Φ B BELSŐ HŐTERHELÉS-2 Φ B, Φ t AZ ÉLELMISZER ÉS A GÖNGYÖLEG HŰTÉSE B,2 Φ R m mc p T T m c T T o Aol: B, a termékből elvonandó ő (kj) B,2 a gögyölegből elvonandó ő (kj) m a termék tömege (kg) c p a termék fagypont feletti fajője (kj/kg K) T o a termék űtés előtti őmérséklete ( o C) T a termék űtésének végőmérséklete ( o C) m g.i egyes göngyöleg tömege (kg) c p,g,i egyes göngyöleg fajője (kj/kg K) t űtési idő (s), megatározását ld. 5. ELŐADÁS 2. dia és a következő dia R az élelmiszer őtermelése (kw/kg), értékei különböző termékekre ld. Beke Gy. HŰTŐIPARI KÉZIKÖNY 2. kötet. Az élelmiszer a tárolás során párolog is, ami csökkenti a űtési igényt. Ez a pára lekondenzálódik az elpárologtatóra, amely ugyanekkora őt igényel, így a kettő összege 0. Ugyanakkor a a pára rá is fagy az elpárologtatóra (deresedés) akkor a fagyásoz őenergiára van szükség. Ennek számításáoz ismerni kell a termék párolgási tényezőjét, továbbá a tárolás körülményeit. Φ ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 5 n i t g, p,g,i o R m

6 HŰTÉSI IDŐ SZÁMÍTÁSA- HŰTÉSI IDŐ MEGHATÁROZÁSA A FELEZÉSI IDŐ ALAPJÁN A termék őmérséklete űtéskor az idő függvényében exponenciálisan csökken. Ha ebben a függvényben - a termék őmérséklete elyett - a termék és a űtőközeg (T ) őmérsékletkülönbségének kezdeti (T o -T ) és végső (T-T ) értékéből képzett dimenziónélküli ányadost =(T-T )/(T o -T ) szerepeltetjük, a kapott összefüggés függetlené válik a termék kezdeti őmérsékletétől. A ányados felére (=0,5) csökkentésez szükséges idő a Z-érték, azaz a űtés ún. felezési ideje. Ha ezt a termékre vonatkozóan ismerjük a űtési idő (t) bármely más őmérsékletekre az alábbiak szerint számítató: T t,44 Z ln T o T T T 3,3 Z lg To T T A fenti elv és a Z-érték mérése az 5. ELŐADÁS 2, diáján követető. A Z-érték természetesen függ a űtési eljárás fajtájától, (pl. légűtés vagy vízűtés, ld. 3. ELŐADÁS, ) és annak jellemzőitől. Tájékoztató értékük kertészeti termékekre a következő: () űtőterem: Z = (40-00) ; (2) űtőcsatorna: Z = (7-5) ; (3) - jeges vizes előűtés: Z = (0, 0,5) ; (4) - vákuuműtés: Z = (0,05-0,5). ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 6

7 X HŰTÉSI IDŐ SZÁMÍTÁSA-2 HŰTÖTT TERMÉK MODELLEZÉSE A űtendő termék modellje: Z =.8 m PORÓZUS SZERKEZETŰ, ÉGTELEN HOSSZÚ SÍK LAP 240 air m = 600 x 400 x air Ezt pl. kertészeti termékek esetén az ábrán látató módon kapjuk. A lapok vastagsági méretét (2X) a rakatok, rekeszek, termékek mérete atározza meg. A lapot a termék anyaga és a közötte lévő levegő alkotja. A lap porozitása: ε ü - mρ - ρm ρ ρ Itt: - a űtött termék mért sűrűsége - a űtött termék almazának sűrűsége ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 7

8 HŰTÉSI IDŐ SZÁMÍTÁSA-3 ÉGTELEN HOSSZÚ SÍK LAP HŰLÉSE DT o DT m DT f,i v DT f,ii ÁRSZEGI TIBOR T m,o X Biot-szám: λ m λ T [ o C] T f,o X v Q v l Q á (k) I.a. II. k X Bi ε λ ε λ m air I.b m m T I.a- Bi 0,; I.b- 0, Bi 0 ; II.- Bi > 0 x A űtőközegben a sík lap űlése időben változó ún. instacioner őátadási folyamat. A ő a lap közepéből a felszínig vezetéssel (Q v ) terjed, majd onnan a űtőközeg áramlással (Q v ) szállítja el. A űlés a ővezetési tényezőtől (l m ), a őáramlási tényezőjétől (k), és a lap vastagságától (2X) függ. Az ezekből alkotott dimenziónélküli szám: a Biot-szám (Bi). A lap vastagsága mentén a kezdeti őmérséklet (T o ) azonos, majd a űtés során (t idő után) a Bi-szám értékétől függően változik (ld. I.a, I.b és II.). A termék közepe (magja, T m ) lassabban űl mint a felülete (T f ). Ezért, a Z-értéket és a űtési időt is a magra kell számolni! Élelmiszerek fizikai jellemzői: Beke Gy. HŰTŐIPARI KÉZIKÖNY 2. Kötet 8 HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI

9 HŰTÉSI IDŐ SZÁMÍTÁSA-4 A FELEZÉSI IDŐ (Z) SZÁMÍTÁSA A MODELL ALAPJÁN 2 2 X 2 X 2 Z 0,302 f 0,302 am Bi am k X λ m Ebben: k 5,8 3,9 v λlevegő λp κ κ s s Aol: T o a termék belépő őmérséklete ( o C) T a űtőközeg őmérséklete ( o C) T a termék kilépő őmérséklete ( o C) f tizedelési idő (s Z felezési idő (s) X síklemez fél-vastagság (m) l ővezetési tényező (W/m o C) k őátadási tényező (W/m 2 o C) a őmérsékletvezetési tényező (m 2 /s) v űtőközeg sebessége (m/s) K perforálás % indexek - m: termék, p: csomagolóanyag t űtési idő (s) számítását ld. 7. dián, m termékalmaz jellemzői: Beke Gy. HŰTŐIPARI KÉZIKÖNY 2. kötet ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 9 p p

10 (kj/kg) T HŰTŐTEREM KLÍMÁJA 0 40% 2 3 p w (Pa) % (kj/kg) % 70% 80% 90% Y (g/kg) D/DY=000 kj/kg ERP=00% D DY p o = bar (Pa) ΔT A ADATOK levegő = 500 m 3 / c p,levegő = kj/(kg.k) levegő =,28 kg/m 3 ; Egyéb ld. 2. dia lev LEEGŐ ÁLLAPOTÁLTOZÁSAI (-2) melegítés ( e, + A + /2) (2-2 ) kiengedett levegő ( e,4 ) (2-3) nedvesítés (D/DY=q/w) (3-4) melegítés ( e,2 + A + /2) (4-5) 4 és 6 ( e,3 ) levegő keverése (5-7) melegítés ( M ) (7-) légűtés () (8) elpárologtató felülete HŐMÉRSÉKLETÁLTOZÁSOK A ρ lev c p,lev ΔT lev ρ lev c p,lev ΔT M lev M ρ lev c p,lev ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 0

11 HŰTŐGÉP KIÁLASZTÁSA A TEREM ÉS AZ ELPÁROLOGTATÁSI HŐMÉRSÉKLET KÜLÖNBSÉGE Az ábra alapján, ER = 85 % relatív páratartamnál: DT= 7 o C. Az elpárologtatási őmérséklet (T o ) : T o = T terem - DT A 2. dián megadott adatok (T terem =T 3 = 3 o C és ER=80 %) esetén: T o = 3 8 = -5 o C EGY MUNKAPONTOS KIÁLASZTÁS Ennél a maximális terelésre történik az elemek kiválasztása. TÖBB MUNKAPONTOS KIÁLASZTÁS Az aggregátot (kompresszort) itt is a maximális környezeti (kondenzációs) őmérsékletre választjuk ki, de teljesítményét alacsonyabb környezeti őmérsékleten is vizsgáljuk, és az elpárologtatók kiválasztásánál ezt vesszük figyelembe. Továbbá, figyelembe vesszük a tároló levegőjének nedvességtartalmát is (ld. az ábra) ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI

12 TERMÉKTÁROLÁS MENEDZSMENT. A terményt korán reggel kell betakarítani, majd válogatni, mosni és osztályozni kell még a tárolás megkezdése előtt. 2. A tárolókat alaposan ki kell takarítani az idény végén, és a szükséges klórral sterilezni, majd megfelelő gázzal fertőtleníteni kell penészgombák ellen, végezetül pár nappal a űtési szezon kezdete előtt le kell űteni. 3. A rakomány elrendezésénél a következő paraméterek alapvetők: a rakományt a külső és meleg falaktól 0 2 cm távolságban kell elelyezni; egy kb. 8 cm vastag légpárna szintén szükséges a padló és a rakomány között; agyjanak keskeny, de legalább cm széles függőleges réseket a rakományon belül; legyen legalább 20 cm távolság a mennyezeti űtő vagy a mennyezet és a rakomány teteje között! 4. A rakatok elyzetét festéssel jelölni kell a padlón, vagy egy falra akasztott táblán. 5. A gyors űtés, egyenletesen alacsony - maximum ± o C tartományban váltakozó - őmérséklet, és a nagy ERP az alacsony tömegveszteség előfeltételei. 6. A termék és levegő őmérséklet; ERP; légsebesség; leolvasztási idő, -gyakoriság és - vízmennyiség; az ajtók zártsága, stb., PLC-vel szabályozandó paraméterek. 7. A termék minőségét a tárolás alatt rendszeresen ellenőrizni kell, a romlottakat el kell távolítani, közeli romlásra utaló jelek esetén időben el kell adni vagy fel kell dolgozni. 8. A termék be- és kitárolására valamint ellenőrzésére vonatkozó adatokat rögzíteni kell. ÁRSZEGI TIBOR HŰTÉS TEREZÉSÉNEK ALAPJAI 2