Transcript Unitatea-1 - Marinari.info

Unitatea de învăţare nr. 1
INSTALAŢII FRIGORIFICE NAVALE – scurtă prezentare
Cuprins
1. Nave frigorifice
2. Nave de pescuit oceanic şi nave – fabrică
3. Sisteme de răcire a compartimentelor navei
4. Maşina frigorifică. Abaterea de la ciclul Carnot ideal
inversat
• Instalaţia frigorifică navală este instalaţia de la bordul navei
menită să realizeze, în spaţii limitate, izolate termic faţă de
exterior, temperaturi mai reduse decât temperatura
mediului ambiant.
• Ca orice maşină termică, maşina frigorifică funcţionează
între două surse de căldură, o sursă rece de la care extrage
căldură (spaţiul răcit) şi o sursă caldă căreia îi cedează
căldură (mediul ambiant).
• Navele de transport sunt dotate în general cu două tipuri
de instalaţii frigorifice şi anume:
– instalaţii frigorifice de cambuză
– instalaţii de climatizare
• Instalaţiile de climatizare şi cambuză sunt complet
automatizate şi funcţionează fără supraveghere
permanentă. Acestea fac parte din categoria instalaţiilor
auxiliare de bord.
1. NAVE FRIGORIFICE
• Navele frigorifice sunt nave care în afara instalaţiilor de
cambuză şi climatizare mai au la bord instalaţii frigorifice
destinate să asigure transportarea mărfurilor în condiţii de
temperatură scăzută.
• În funcţie de temperatura la care sunt transportate produsele,
se disting:
Nave care transportă produse în stare refrigerată
• Refrigerarea este un proces care utilizează temperaturi în jurul
punctului de congelare al alimentelor, apa conţinută de acestea
rămânând în stare lichidă.
• La bordul navelor se practică refrigerarea în aer, în cazul
fructelor şi produselor de natură vegetală.
Etape:
• refrigerarea propriu-zisă, constă
produselor de la temperatura
temperatura de păstrare;
în răcirea
iniţială la
• păstrarea în stare de refrigerare la bord;
• reîncălzirea parţială înainte de expediţie;
• transportul către importator.
• Refrigerarea în apă este un proces care are loc doar
la bordul navelor de pescuit.
• Rolul său este acela de a împiedica alterarea peştelui
între pescuire şi congelare.
• Se mai numeşte prerăcire.
• Refrigerarea în apă se realizează în bazine (tancuri)
de prerăcire, izolate termic, situate la pupa navei.
Aceste tancuri sunt umplute cu apă de mare răcită la
–1oC într-un răcitor care utilizează freon sau agent
intermediar (saramura CaCl2).
Nave destinate să transporte produse în stare congelată
• Congelarea foloseşte temperaturi inferioare punctului de
congelare a alimentelor. Durata de conservare prin
congelare este de 5-100 ori mai mare decât cea de
congelare prin refrigerare.
• Pe plan internaţional au fost adoptate următoarele condiţii
de temperatură pentru produsele congelate:
–
–
–
–
temperatura finală (după congelare) în centrul termic: – 15oC;
temperatura medie finală: – 18oC;
temperatura de depozitare: – 18oC;
temperatura de transport şi desfacere: – 15oC;
• Navele frigorifice sunt echipate cu instalaţii frigorifice de
tip industrial şi presupun existenţa la bord a personalului
specializat în exploatarea, întreţinerea şi repararea lor.
2. NAVE DE PESCUIT OCEANIC ŞI NAVE – FABRICĂ
• Navele de pescuit au ca obiect de activitate un pescuit de tip
industrial.
• Navele sunt echipate cu instalaţii frigorifice specifice şi anume:
– instalaţia de congelare a peştelui cu o capacitate de 20 – 60 t/zi;
– instalaţia de depozitare a peştelui în condiţii de congelare (–20 –
24oC);
– instalaţia frigorifică de prerăcire a peştelui, pentru menţinerea
prospeţimii în perioada dintre pescuit şi congelare; prerăcirea poate
fi realizată atât cu apă de mare cât şi cu gheaţă solzi;
– instalaţia de răcire a magaziei de făină de peşte, un produs obţinut
din resturile de la prelucrarea peştelui şi din peştele ce nu este admis
la congelare.
• Instalaţiile de pe navele de pescuit oceanic sunt exploatate,
întreţinute şi reparate de frigotehnişti.
• O altă aplicaţie a frigului în domeniul maritim
este transportul containerizat al produselor
perisabile.
• Containerele frigorifice asigură depozitarea
continuă a mărfurilor perisabile în timpul
transportului intermodal.
• Există două tipuri de containere frigorifice: cele
mai vechi, izolate termic, care nu deţin propriul
sistem frigorific (porthole containers) şi cele mai
noi, care sunt dotate cu propria unitate frigorifică
(integral containers).
• Tancuri specializate sunt utilizate în transportul
gazelor lichefiate (în special LPG şi LNG).
• Nave LNG de dimensiuni medii şi mari transportă
gaz natural lichefiat la presiune normală.
• Efectul frigorific cerut de acest tip navă este
produs la vaporizarea gazului natural lichefiat,
care este recondensat cu ajutorul sistemelor
frigorifice specializate.
3. SISTEME DE RĂCIRE A COMPARTIMENTELOR NAVEI
•
După natura substanţelor care preiau căldura de la aerul calelor refrigerate şi a
încăperilor cu provizii, există:
•
•
a) Sistemul de răcire directă – (vezi Fig. 1.a); agent frigorific admis: freon.
b) Sistemul de răcire cu agent intermediar – (vezi Fig. 1.b)
Fig. 1. Sisteme de răcire compartimente navă (V – vaporizator; Cd – condensator;
KM – compresor mecanic; VL – ventil de laminare)
•
c) Sistemul aerogenic – (vezi Fig. 1.c – care prezintă sistemul de răcire cu distribuţie
verticală şi cu circulaţia aerului prin partea de jos).
• În general, instalaţiile frigorifice navale sunt de tipul
compresie mecanică de vapori, în marea majoritate a
situaţiilor comprimarea vaporilor de agent frigorific
având loc în compresoare cu piston.
• După valorile temperaturilor de vaporizare, există
două tipuri de instalaţii frigorifice:
– instalaţii frigorifice într-o treaptă de comprimare, întâlnite
la instalaţiile de cambuză, de climatizare, de prerăcire şi
de răcire a magaziilor de făină de peşte;
– instalaţii frigorifice în două trepte de comprimare, utilizate
pentru atingerea temperaturii de vaporizare de –40oC;
sunt întâlnite la instalaţiile de congelare şi de depozitare a
peştelui congelat; există însă şî nave de pescuit dotate cu
compresoare elicoidale care permit funcţionarea
instalaţiei într-o singură treaptă de comprimare.
• Instalaţiile frigorifice trebuiesc realizate pentru
condiţiile extreme de funcţionare.
• La ora actuală parametrii de calcul al instalaţiilor
frigorifice sunt:
– temperatura exterioară
– temperatura apei mării
40 ÷ 45oC;
30 ÷ 32oC.
• Domeniul temperaturilor de lucru este:
– temperatura camerei
– temperatura de vaporizare
– temperatura de condensare
-18 ÷ +15oC;
-25 ÷ +5oC;
max. +40oC.
• În camere, în general, se utilizează până la
următoarele valori:
– carne şi peşte
– grăsimi
– vegetale şi lactate
– provizii uscate
– antecamera de recongelare
-10 ÷ -15oC;
-4oC;
+2oC;
+15oC;
+2 ÷ +10oC.
• Cauza principală a modificărilor profunde ale
alimentelor este acţiunea agenţilor biologici
(microorganisme).
• Există o temperatură tmin sub care aceste microorganisme
încetează să se mai înmulţească, dar supravieţuiesc. Acesta
este efectul bacteriostatic al temperaturilor scăzute pe care
se bazează conservarea prin frig.
• Acest efect poate fi parţial (de oprire a înmulţirii unor
microorganisme şi încetinirea înmulţirii altora) fiind
caracteristic refrigerării, şi total (se opreşte înmulţirea
tuturor microorganismelor) e caracteristica congelării.
• Prin datele prezentate în literatura de specialitate, tmin are
valorile:
– bacterii
– drojdii
– mucegaiuri
-2,0...-4oC;
-2,1...-6oC;
-6,1...-8oC.
4. MAŞINA FRIGORIFICĂ. ABATEREA DE LA CICLUL CARNOT IDEAL INVERSAT
• Principiul II: căldura trece de la sine de la un corp mai cald la unul mai rece, dar
nu poate trece de la sine de la un corp mai cald la unul mai rece; acest lucru
este posibil cu consum de lucru mecanic.
• Teoretic, maşina frigorifica lucreaza dupa un ciclu Carnot inversat.
–  f  q pr  1
Fig. 2. Schema maşinii frigorifice
lc
– εf = eficienţă frigorifică = COP (coeficientul de performanţă)
– Sr – sursa rece
– Sc – sursa caldă
Fig. 3. Ciclul Carnot ideal inversat în diagrama (T-s)
• Ciclul Carnot nu poate fi realizat in forma aratata mai sus pentru ca izotermele
2-3 si 4-1 se fac cu schimbarea starii de agregare (condensare si
vaporizare),compresia 1-2 se face intr-un compresor (la care trebuie asigurata
functionarea in zona vaporilor supraîncălziţi),destinderea 3-4 se face prin
laminare (deci izentalpic, la h=constant).
• Aratam abaterea de la ciclul ideal:
Fig. 4. Abaterea de la ciclul Carnot ideal (reversibil)
• 1-2 compresia vaporilor de agent frigorific (proces adiabat)
• 2-2’-3 condensarea (2-2’ răcire izobară; 2’-3 condensare propriu-zisă –
proces izobar-izoterm)
• 3-4 laminarea agentului frigorific lichid (proces izentalpic)
• 4-1 vaporizarea (proces izobar-izoterm)
• I –II-III-IV Ciclul teoretic (Carnot inversat)
• Rezultă că frigul artificial se poate realiza cu ajutorul
maşinii din Fig. 5.
Fig. 5. Elementele componente ale celei mai simple maşini frigorifice