Upload
emrah-softic
View
258
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
1/32
HLAENJE U PROCESNOJ
INDUSTRIJI
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
2/32
Tehnika hlaenja je grana tehnike koja se bavipostupcima i pojavama hlaenja tijela. Zadataktehnike hlaenja je postizanje temperatura
niih od okoline i njihovo odravanje. Onaobuhvaa sve procese i postupke, kao i ureaje,postrojenja i komponente koji slue postizanju,odravanju i koritenju temperatura niih od
okoline temperature.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
3/32
Tehnika hlaenja ima iroku primjenu uraznim granama ljudske djelatnosti:
u domainstvu: hlaenje i smrzavanje namirnica kuanski hladnjaci izamrzivai
u trgovini: dio hladnog lanca, tu su rashladne komore i vitrine uprodajnim prostorima. u procesnoj i kemijskoj industriji: kontrola brzine odvijanja procesa,
postizanje odgovarajuih topivosti kod smjesa, ukapljivanje plinova injihovo skladitenje, hlaenje u naftnoj industriji u cilju uklanjanjavoska, proizvodnja sintetike gume, petrohemija, farmaceutska industrija.
proizvodnja i obrada metala: vlaenje zraka za visoke pei, toplinskaobrada, sklapanje dijelova s dosjedima da bi se izbjeglo grijanje
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
4/32
laboratoriji: za ispitne stanice strojeva, vozila i ureaja koji radepri niskim temperaturama, umjetna atmosfera
u klimatizaciji: u cilju odravanja temperature i vlanosti zraka,hlaenjem ili grijanjem (toplinske pumpe) zraka ili medija zaprijenos topline u klimatizacijskim postrojenjima.
u medicini i biologiji: za lokalnu anesteziju, olakavanje stanjabolesnika, usporavanje metabolizma, konzerviranje krvi ili dijelovatijela namijenjenih transplantaciji, kriohirurgija
u transportu: dio hladnog lanca kojeg ine proizvodnja, transport,distribucija i potronja. U cilju ouvanja kvalitete tokomtransporta namirnice se moraju odravati na eljenoj temperaturi.Brodski rashladni ureaji slue za hlaenje skladita robe,provijanta, kontejnera ili spremnika za transport ukapljenihplinova.
u sportu: klizalita, bob staze, proizvodnja umjetnog snijega
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
5/32
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
6/32
Ureaji za smrzavanje mogu se podijeliti na:
- ureaji za smrzavanje u struji zraka
- ploasti ureaji za smrzavanje
- ureaji za smrzavanje pricanjem proizvoda
hladnom tekuinom ili uranjanjem uhladnutekuinu (npr. solna otopina)
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
7/32
Za smrzavanje u struji zraka, pritemperaturama oko 35 , koriste se tuneli sprisilnom cirkulacijom zraka u kojima seproizvodi ne kreu (arni tuneli), kao i tuneliu kojima se proizvodi kreu na transporteru iliu fluidiziranom sloju (kontinualni tuneli).
Ureaji za smrzavanje pricanjem proizvodatekuinom koja isparava ili umakanjem u takvutekuinu (npr. tekui koji kod pritiska 1 barisparava kod temperature 196 , pa se povrinaproizvoda praktiki trenutno smrzne).
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
8/32
Za ostvarivanje hlaenja mogu seiskoristiti razne fizikalne pojave:
Promjena agregatnog stanja (kopnjenje krute materije, isparivanjetekuine, sublimacija)
Ishlapljivanje tekuine Desorpcija plinova Strujanje velikim brzinama u vrtlonoj cijevi Termoelektrini efekt Ekspanzija komprimiranih plinova uz dobivanje mehanikog rada Priguni efekt (Joule Thomsonov efekt) Termomagnetski efekt Elektrokaloriki efekt
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
9/32
Hlaenje odvojenim procesima (kopnjenje leda,isparivanje tekuine, sublimacija suhog leda krutog )moe trajati dok na raspolaganju stoji odreena
materija. Nakon toga zalihu te materije treba obnoviti.To su odvojeni procesi (diskontinuirani).
Neprekidno hlaenje moe se postii tako da se radnamaterija pogodnim krunim procesom nakon
ostvarivanja efekta hlaenja ponovno vrati u prvobitnostanje uz utroak energije. Tako npr., koristei efekthlaenja koji nastaje uslijed isparavanja, radakompresijskih rashladnih ureaja...
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
10/32
Kompresor
Ispariva
Kondenzator
Priguni ventil
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
11/32
Komprimira radnu materija od pritiskaisparavanja do pritiska kondenzacije s ciljem da
joj se temperatura podigne iznad temperature
okoline. Kompresori se dijele na hermetike,
poluhermetike i otvorene.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
12/32
Dok radna materija isparava, ona apsorbiratoplinu i hladi materije i/ili prostor kojegelimo rashladiti.
Prema nainu rada isparivai se dijele na
potopljene i suhe
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
13/32
Vrue pare radne materije iz kompresora seprvo hlade, kondenziraju, te pothlauju prijenaputanja kondenzatora.
Prema nainu hlaenja kondenzatori se dijelena vodom hlaene, zrakom hlaene, ikombinirano, vodom i zrakom hlaenekondenzatore.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
14/32
Dozira i priguuje radnu materija s pritiskakondenzacije na tlak isparavanja. Kapljevitaradna materija prolazi kroz priguni ventil iz
podruja visokog pritiska u podruje niegpritiska. Zbog toga radna materija ekspandira iistodobno isparava.
Termoekspanzijski ventil (TEV) ili ventil s
plovkom na niskotlanoj strani (VPNT).
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
15/32
halogenirani derivati zasienih ugljikovodika(freoni)
anorganske materije (voda, , amonijak),
ugljikovodici (propan, izobutan) CFC clorofluorocarbons, (npr. R12)
HCFC hydrochlorofluorocarbons
HFC hydrofluorocarbons, (R407C)
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
16/32
Kod ureaja s diskontinuiranim pogonom estose koristi kruti adsorbent.
Kod ovih ureaja se koriste procesi adsorpcijepara ili plinova u krutim adsorbentima.
Obzirom da je adsorbent kruta materija mora se
proces odvijati naizmjenino s krutom iliplinovitom radnom materije.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
17/32
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
18/32
Radne materije za apsorpcijske rashladneureaje su smjese, najee dvojne. Umjesto
kompresora tu imamo tzv. termokompresor,koji se sastoji iz generatora, apsorbera,prigunog ventila i pumpe). Za pogon ureajase troi toplina, a ne mehaniki rad kao kod
kompresijskih ureaja.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
19/32
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
20/32
Najea radna materija zaove ureaje je voda. U tomsu sluaju ovi rashladniureaji primjenjivi zatemperature iznad 0.
Kod ovih se ureaja za
pogon troi toplina, nemapokretnih dijelova ijednostavno je odravanje.
Nedostatak je niska korisnostu usporedbi s kompresijskimparnim procesima, a kod
koritenja vode kao radnematerije i nemogunostpostizanja niih temperatura.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
21/32
Kod ishlapljivanja prelaze molekule tekuinepreko granine povrine izmeu tekuine i plina u
nezasieni plin koji struji iznad tekuine. Priishlapljivanju se, ovisno o stanju granine povrinei plina iznad tekuine, moe pojaviti zagrijavanjeili hlaenje plina.
Ishlapljivanjem se moe postii relativno malirashladni uinak ako je stanje zraka bliskozasienju.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
22/32
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
23/32
Ranque Hilschova vrtlona cijev
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
24/32
Ako se u cijev kakva je prikazana na slicitangencijalno upuhuje komprimirani zrak s
temperaturom okoline, doi e uslijed pojavapovezanih sa strujanjem velikim brzinama idjelovanjem centrifugalne sile do razdvajanjastruje zraka na topliju i hladniju od okoline .
Ovo hlaenje nije ekonomino. Primjenjuje seza male rashladne uinke.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
25/32
Kod realnih plinova mogue je priguivanjemostvariti rashladni efekt promjenu temperature.
Da bi se plin mogao ukapljiti, treba mu sniziti tlak
i temperaturu ispod kritinih vrijednosti, jer tek tuplinovita i kapljevita faza mogu usporednopostojati.
Ako idealni plin priguujemo od nekog vieg
pritiska p na tlak , njegova se temperatura nemijenja. Realni plinovi se tako vladaju samo priniim tlakovima, dok se pri viim tlakovimanjihova temperatura vie ili manje mijenja.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
26/32
-Lindeov postupak ukapljivanja temelji se na Joule - Thomsonovom prigunom efe
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
27/32
Periodini rad:
I faza adsorpcija plina (helija) u aktivnom uglju, pri
emu se toplina adsorpcije odvodi hlaenjem pomouisparivanja tekueg vodika pod vakuumom.
II faza: helij se uslijed odsisavanja desorbira iz
aktivnog uglja, toplina desorpcije namiruje se toplinomakumuliranom u aktivnom uglju, zbog egatemperatura uglja opada.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
28/32
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
29/32
1.U tehnici niskih temperatura, koristi se ciklusadijabatske demagnetizacije paramagnetskih soli.Koristi se promjena entropije pri promjeni
magnetskog polja.2.Koristi se za manje rashladne uinke, za hlaenjeelektronikih sklopova, u svemirskoj tehnici i zavojne namjene.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
30/32
Da bi se toplina u rashladnom procesu prenijela snie na viu temperaturu, potrebna su najmanje
dva toplinska izmjenjivaa.Jedan od njih omoguuje da se toplina shlaenog tijela prenese na radnu materija procesa,a drugi da se toplina od radne materije predaokoliu.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
31/32
Kod parnih procesa radnamaterija mijenja agregatnostanje pri prolasku krozove izmjenjivae, pagovorimo isparivau/
kondenzatoru. Temperatura T1
predstavlja kodkondenzatora ulaznutemperaturu medija koji
hladi radnu materija a kodisparivaa ulaznutemperaturu hlaenogmedija.
7/28/2019 PROCES HLAENJA U INDUSTRIJI
32/32
-gdje je k [W/m2K] koeficijent prolaza topline, A [m2] povrinaizmjenjivaa i Tm srednja temperaturna razlika koja se rauna kao
Poveanje faktora hlaenja moe se postii na vie naina:poveanjem povrine izmjenjivaapoveanjem protoka materije za prijenos topline koja u kondenzatoruhladi radnu materijapoveanjem protoka hlaene materije u isparivaupoveanjem koeficijenta prijelaza topline