Avantatges i Aplicacions dels Equips de Fred Industrial

Avantatges: Estalvi energètic, no contamina, cost baix d'instal·lacions, funciona en espais oberts, afegeix humitat als climes secs, renova l'aire, elimina olors i fums, estalvi d'impostos, reducció del cost d'electricitat.

Aplicacions: industrial avícola (animals), agrícola, porcina, làctia.

Equips de fred industrial: compressió-expansió:

1. Compresor: comprimeix l'aire, augmenta la pressió i la temperatura. 1.2. Surt el gas amb alta pressió i temperatura. 2. Condensador: té un ventilador per sota que injecta l'aire a temperatura externa (que sempre és més fred que el gas ja comprimit), al gas que està més calent que l'aire extern, i aquest fa que es refredi el gas. 2.1. Al treure calor, baixa la temperatura i es converteix en líquid. 3. Expansor: baixa la pressió de cop, es refreda perquè una part del líquid es transforma en gas, i per obtenir l'energia d'aquest canvi d'estat, treu temperatura. (L'únic lloc que pot treure energia és ell mateix, per això baixa tant la temperatura.) 4. Evaporador: l'aire passa per tubs on hi ha el líquid i el gas, fa que l'aire es refredi perdent la seva energia en forma de calor, i dóna la seva energia als tubs que estan en contacte amb l'aire, fent que el líquid i gas dels tubs es calentin. 4.1. Arribant al punt final, on obtenim només gas, perquè el líquid s'acaba evaporant per la calor que ha obtingut, però a baixes temperatures i pressió.

Compresor: T. Interior 50º --> Condensador + aplica T: exterior 20º = T. In. a 20º --> Expansor (baixa pressió, baixa temperatura) = T. In. a 5º --> Evaporador + T ex. 20º = T. in a 15º ---> Compresor (puja pressió i temperatura)

Condensador: T. IN. > T. EX

Equips de fred industrial: Absorció 1. Barreja de 2 líquids. El vapor del fluid refrigerant (amoni) té una densitat menor que l'absorvent (aigua), així es separa de la solució que formen tots dos. El fluid passa a través d'un condensador i s'escalfa amb ENERGIA. 2. El refrigerant sempre ha de ser menys dens que l'absorvent per poder marxar. 3. Es posa en contacte el fluid refrigerant (amoniac) amb un més fred (aire exterior), el fluid refrigerant es condensa al condensador per mitjà de transferència de calor latent de condensació i l'escalfament del fluid de refrigerament (aire exterior). 4. El fluid refrigerant passa a líquid, entra a l'evaporador on baixa la pressió i temperatura present, evapora impedint extreure a l'ambient quantitats de calor equivalents a la calor latent. 5. La solució concentrada (l'aigua) produïda a la primera fase absorbeix el vapor del fluid refrigerant (amoniac) que prové de l'evaporador a pressió. 6. L'absorció és el producte de la tendència a barrejar-se de les substàncies miscibles, per afinitat entre l'absorvent i les molècules del refrigerant.

Bescambiadors: Un intercanviador de calor és un dispositiu que permet la transferència de calor d'un fluid més calent a un altre de menys calent. L'evaporador és un intercanviador de calor, ja que tenim un líquid refrigerant i un vapor calent, i en el canvi d'energia d'un a l'altre (calor) s'anomena intercanviador d'energia. PODEN SER CONDUCCIÓ I CONVECCIÓ. Conducció: contacte directe. Convecció: contacte amb la calor que produeix.

Son 2 tubs, un de diàmetre més petit que l'altre que va per dintre, on en cada un flueixen líquids diferents.

PODEN SER: on la direcció dels fluids són contracorrent / La direcció dels fluids són homogènies o paral·leles / Llisos: tubs normals / Aletats: ajuda a tenir més superfície de contacte, facilitant el refredament o calentament d'alguna cosa, millora la conductivitat tèrmica Conductivitat tèrmica molt petita = augmenta la calor perquè la temperatura que traspassi sigui la mateixa.

Aplicacions: instal·lacions de vapor d’aigua, per refredar sistemes hidràulics i transformadors elèctrics, per refredar aire en postrefredadors de compressors. Les aplicacions d’aquest tipus de bescanviador són bàsicament l’escalfament o refredament de fluids de procés quan es necessita.

L/L: el més comú // LG: ventilador // Condensadors: per condensar un vapor calent amb aire fred o líquid fred. // G-G: aprofitar un gas per escalfar un altre // Evaporador: s'evapora un líquid per aire i líquid calent.

Carcasses i tubs Característiques: poden ser en sèrie (cascada) / individuals (separats). Forma que té, és fina i allargada, entre 1,5 i 12 m de longitud nominal. Resulten cars i voluminosos.

A la carcassa se'ls hi afegeixen reflectors per obligar-los a passar l'aire per tota la carcassa i no baixi directament i surti.

Fan servir motlles amb funció estructural, per aguantar els tubs i passant pels forats. Com més tubs + flux d'aire, li costa més travessar-se, s'ha de moure més. (mescla turbulenta).

Quadrada i la girda = mateixa, + fàcil de netejar, però triangular = + eficient.

Avantatges: Poden ser utilitzats en condicions de pressions i temperatures elevades. Més versatilitat: diferents tipus de serveis i aplicacions. Més robusts.

Mancances: La sala necessita molt d'espai per netejar els bescanviadors, ja que la carcassa i els tubs s'han de separar, llavors ocuparan el doble d'espai al estar separats, es necessita espai addicional per poder moure's per la sala a part de poder separar-los.

Els evaporadors: tenen els tubs disposats: poden estar en horitzontals, verticals i estàndard (surt per sobre vapor i inferior dissolució).

De múltiple efecte: vapor generat serveix per escalfar un altre evaporador. - alineació directa: la més habitual és que tinguin els tubs la mateixa direcció / alineació contracorrent vapor ->

Bescambiador de plaques: moltes plaques juntes on s'intercanvien calent-fred-calent-fred i així contínuament en plaques fines, aquestes tenen molta transmissió de calor entre elles, sent així un bescanviador amb major rendiment.

Aquestes tenen ondulacions que ajuden a tenir més turbulència al fluid i rigidesa mecànica. L’alta turbulència que proporcionen al fluid ajuda a millorar el coeficient de transferència de calor.

Avantatges: és configurable canviant el número de plaques, temps, etc. / menys pèrdues perquè té molt poca superfície de contacte amb l’exterior. / mescla menys / poques vibracions - no fa soroll / econòmic / es pot fer servir amb fluids viscosos, no té tubs, menys espai que escalfen i més aigua.

Desavantatges: necessita equipar moltes plaques i tenen un segellant imperfecte.

Usos: Escalfament o refredament de productes alimentaris / calefacció i ventilació.

Bescambiador compacte: té un flux creuat entre exterior i interior, aquest es mescla. SI Té PLAQUES - no mescla, amb plaques per a guiar el flux dels fluids.

Plaques (PHE): Tº: 0-160º i 25 bars / àrea de transferència elevada i diferència de temperatura de 1º / poca pèrdua de càrrega / poc embrutiment / manteniment fàcil / resistència baixa / cost baix / són lleugers i ocupen poc espai.

Compactes (CHE): Tº: 0-800º i 140 bars / àrea de transferència elevada i diferència de temperatura de 1º / molta pèrdua de càrrega / molt embrutiment / manteniment difícil / resistència baixa / cost baix / són lleugers i ocupen poc espai.

Carcasses i tubs (STHE): Tº: totes i qualsevol bars / poca àrea de transferència i diferència de temperatura de 5º / molta pèrdua de càrrega / molt embrutiment / manteniment difícil / resistència alta / cost molt / ocupen molt espai.

Millor opció: PHE: aplicacions d'aigua, viscositat mitjana-baixa-alta, sòlids en suspensió, líquids bruts o condicions higièniques extremes. CHE: refredar gas a baixa pressió, aplicacions criogèniques. STHE: refredar gas a baixa pressió, fluids a alta pressió i temperatura, líquid vapor a poca viscositat.

Balanç energètic

Fluid 1: Entra amb Energia 1 CALENT → Surt amb Energia 1 FRED
Fluid 2: Entra amb Energia 2 FRED → Surt amb Energia 2 CALENT

La energia del fluid 1 la E1 Entrada > E1 Sortida
La energia del fluid 2 la E2 Entrada Balanç d’energia: (E1 entra + E2 entra = E1 surt + E2 sortida) + Qp (pèrdues d'E)
ex: (10 + 5 = 8 + 6) + 1 (Qp)

Flux combinat Paral·lel

Contracorrent