Progetto di un magazzino frigorifero per la conservazione di derrate alimentari

Transcript

1 Progetto di un magazzino frigorifero per la conservazione di derrate alimentari Per la conservazione delle derrate alimentari in oggetto è sufficiente mantenere nell ambiente di conservazione una temperatura pari a: Ti = 0 C Si vuole conservare una quantità di prodotto pari a 1050 tonnellate prevedendo l utilizzo di celle frigorifere di forma parallelepipeda aventi ciascuna le seguenti dimensioni: Lunghezza: 10 m Larghezza: 7 m Altezza: 5 m Si adotta una densità di stivaggio pari a 250 kg prodotto/m 3 cella, ottenendo un numero n di celle pari a 12. Si assuma la temperatura dell ambiente esterno al magazzino pari a: Te = 35 C Si assuma la temperatura media nei corridoi esistenti fra le file di celle pari a: Tc = 30 C La planimetria del magazzino è riportata in figura 1. Figura 1 Planimetria Magazzino Frigorifero

2 In riferimento al problema descritto: 1) Si dimensioni lo strato di isolante da installare su tutte le pareti delle celle. Si fissi un valore massimo di flusso termico specifico pari a: Pareti verticali e soffitto: q = 9 [kcal/h*m 2 ] Pavimento: q = 5 [kcal/h*m 2 ] Si consideri come temperatura esterna alla cella Test pari a: Test = 35 C per le pareti esterne e per il soffitto Test = 30 C per le pareti delle celle che confinano con i corridoi Test = 25 C per le pareti tra le celle (ipotesi cautelativa) Si utilizzi poliuretano espanso come isolante, avente conducibilità pari a: λis = 0,025 [W/(m*K)] (Si consideri esclusivamente la resistenza termica dell isolante.) Si maggiori la differenza di temperatura interno-esterno di 6 C nel calcolo dello spessore di isolante della copertura. Si trascurino le diverse esposizioni delle pareti verticali 2) Si calcoli il carico frigorifero massimo della singola cella (somma dei contributi calcolati nei seguenti punti). 2.1) Calcolo delle rientrate termiche attraverso pareti, copertura e pavimento della cella. 2.2) Calcolo delle rientrate termiche nella cella per aria di ricambio Stato fisico interno: Ti = 0 [ C] ; φi = 0,80 Testerno = 30 C ; φesterno = 0,60 Numero di ricambi al giorno pari a 1 [ric/gg] 2.3) Raffreddamento del prodotto: Portata giornaliera di prodotto introdotto nella cella pari a 10,5 [ton/gg] Temperatura alla quale è introdotto il prodotto pari a 30 [ C] Calore specifico del prodotto da conservare pari a 0,9 [kcal/kg*k] Temperatura da raggiungere all interno della cella pari 0 [ C]

3 2.4) Calore introdotto dal elettroventilatore pari al 10% della somma delle voci precedenti. (Si trascurino gli apporti di calore introdotti da persone e illuminazione e dovuti alla respirazione del prodotto). 3) Si disegni il diagramma di scambio termico dell evaporatore e si calcoli la superficie di scambio dell evaporatore. Fluido frigorifero ammoniaca (NH3) Temperatura di evaporazione dell ammoniaca nell evaporatore pari a -10 [ C] Temperatura di ingresso dell aria nell evaporatore pari a 1[ C] Temperatura di uscita dell aria dall evaporatore pari a -2 [ C] Coefficiente globale di scambio termico pari a 25 [kcal/m 2 *h* C] 4) Si calcoli la potenza frigorifera complessiva dell impianto da installare in sala macchine. Calcolo delle rientrate termiche da pareti utilizzando il flusso specifico massimo [W/m 2 ] Frazione di celle coinvolte dall introduzione di prodotto pari al 60% Potenza introdotta dell elettroventilatore pari al 10% del subtotale degli apporti precedenti. 5) Si rappresenti il ciclo frigorifero nel diagramma (p,h) fornito e si dimensioni il compressore. Fluido frigorifero: ammoniaca, R717 Temperatura di vaporizzazione pari a -10 [ C] Temperatura di condensazione pari a 30 [ C] Rendimento isoentropico compressore pari all 85% Rendimento meccanico compressore pari al 80% 6) Si calcoli l effetto utile dell impianto. 7) Dimensionamento della superficie di scambio del condensatore. Temperatura di ingresso nel condensatore dell acqua di raffreddamento 15 [ C] Temperatura di uscita dal condensatore dell acqua di raffreddamento 25 [ C] Coefficiente globale di scambio termico pari a 900 [kcal/h*m2* C]

4 Correlazioni analitiche: p sat (T) = exp (16, ,183 T ) T sat (p sat ) = 4030,183 16,6536 ln(p sat ) j 1 = T 1 + x 1 ( ,9 T 1 ) [ [kpa]; Temperatura in [ C] [ C]; Pressione in [kpa] kj kg as ] ; temperatura in [ C]

5

6