CALCULUL NECESARULUI DE FRIG

CALCULUL NECESARULUI DE FRIG

Determinarea necesarului de frig pentru refrigerarea unui produs alimentar este necesara pentru dimensionarea instalatiei frigorifice. Necesarul de frig se determina cu ajutorul relatiei:

Cantitatea de caldura ce trebuie extrasa din produs pentru ca temperatura sa sa scada de la valoarea initiala t_i la valoarea finala t_f este:

m fiind masa produsului, in kg, iar c_pm caldura specifica medie.

Caldura latenta de solidificare a grasimilor Q_L se calculeaza cu relatia:

in care m_g este masa grasimii, iar l_g este caldura latenta de solidificare.

De obicei se prefera utilizarea relatiei:

in care se utilizeaza variatia de entalpie a produsului.

Q_EA reprezinta cantitatea de caldura pierduta de produs prin evaporarea apei, fiind determinata cu ajutorul pierderii de greutate:

unde Dm este pierderea in greutate, iar l este caldura latenta de vaporizare a apei. De obicei cantitatea de caldura pierduta prin vaporizarea este egaleaza (in valoare absoluta) cantitatea de caldura Q_CA rezultata prin condensarea apei pe suprafetele reci ale vaporizatoarelor:

Componenta Q_RB reprezinta caldura rezultata din procesele ce au loc in produsul refrigerat (procese postmortem din tesuturile musculare, procese fermentative etc.).

Avand in vedere ca apa condensata pe suprafetele reci ale vaporizatorului ingheata, cantitatea de caldura Q_SA absorbita in cadrul acestui proces va fi:

in care l_s este caldura latenta de solidificare a apei (335 kJ/kg).

Q_IZ reprezinta cantitatea de caldura patrunsa in spatiul de refrigerare prin peretii, tavanul si podeaua acestuia. Aceasta cantitate de caldura se determina insumand caldurile patrunse prin fiecare din peretii incaperii. Pentru fiecare perete, cantitatea de caldura se calculeaza cu relatia:

in care:

• a_e a_i - coeficienti de transfer prin convectie a caldurii de la perete la aerul din exterior, respectiv din interior;
• d si l - grosimea si respectiv conductivitatea termica pentru fiecare strat ce formeaza peretele respectiv;
• S-suprafata peretelui;
• Dt - intervalul de timp;
• t_e, t_i - temperatura din exterior, respectiv din interior; diferenta de temperatura se determina in functie de tipul peretelui respectiv, de amplasarea sa in cadrul constructiei etc.

Q_U reprezinta cantitatea de caldura patrunsa la deschiderea usilor de acces; calculul acesteia se realizeaza cu ajutorul relatiei:

unde:

• h-randamentul de etansare al sistemului de protectie a golului usii (daca nu exista sisteme de protejare a usilor, h
• Dt - diferenta de temperatura intre interior si exterior;
• t - durata deschiderii usii sst;
• r_i r_e - densitatile aerului din interior si respectiv din exterior skg/m³t;
• F - sectiunea golului usii sm²t;
• h - inaltimea golului usii smt;
• i_e, i_i - entalpiiile specifice ale aerului din interior, respectiv din exterior.

Caldura produsa de instalatia de iluminat Q_i depinde de puterea P_i a corpurilor de iluminat:

in care Dt_i este durata iluminarii, in ore.

Caldura degajata de motoarele electrice ale ventilatoarelor din spatiul racit se determina cu relatia:

unde P_mj este puterea electrica a unui motor, iar Dt_j reprezinta durata de functionare.

Caldura degajata de personalul care intra in spatiul de racire Q_PM intervine in calcul doar in cazul spatiilor de depozitare pentru produse refrigerate; pe durata refrigerarii propriu-zise, in incapere nu exista personal.

Atunci cand refrigerarea are loc intr-un spatiu care nu a fost racit in prealabil, componenta Q_C evalueaza sarcina frigorifica necesara racirii elementelor interioare de constructie si a celorlalte elemente metalice existente in spatiul respectiv.

Q_AP ia in calul cantitatea de caldura introdusa prin intermediul aportului de aer proaspat din exterior; daca acesta este complet tratat inaintea introducerii in spatiul de refrigerare, aceasta componenta este nula.

De obicei se prefera ca pentru calculul necesarului de frig sa se utilizeze o relatie simplificata:

unde:

• Q₁ - cantitatea de caldura patrunsa din exterior (in principiu se determina similar cu Q_IZ);
• Q₂ este necesarul de frig tehnologic: Q₂ = m·s(i_i - i_f) + 25*·Dmt + Q_c, m fiind masa produselor, Dm pierderea de greutate s%t, iar Q_c cantitatea de caldura produsa in urma proceselor biochimice din produse;
• - cantitatea de caldura introdusa de aportul de aer proaspat din exterior, care depinde de volumul V al spatiului, de numarul a de recirculari ale aerului in timp de 24 de ore (2.4 pentru depozite de carne), de densitatea aerului din interior r_i si de variatia de entalpie a aerului (determinata pentru o umiditate de 65% a aerului exterior si de 85% pentru aerul interior);
• Q₄ = (0,1.0,4) · Q₁ - alte aporturi de caldura.

Cantitatile de caldura se determina pentru o durata de 24 de ore, iar puterea frigorifica necesara va fi:

considerandu-se ca instalatia frigorifica functioneaza t_r = 18.20 de ore; necesarul de frig se majoreaza cu 5% pentru a se lua in calcul pierderile de caldura pe conductele de legatura cu vaporizatoarele.