Tehnologia Frigului Artificial

Instalatiile frigorifice de tipul celor analizate in articolele anterioare sunt denumite instalatii frigorifice cu vapori, pentru ca ciclul de functionare al acestora se realizea?za in domeniul de vapori umezi si in apropierea acestuia, respectiv in domeniul vaporilor usor supraincalziti sau al lichidului usor subracit.

Aceste instalatii, mai sunt nu?mite si instalatii cu comprimare mecanica de vapori, deoarece procesul de comprimare a vaporilor este realizat in compresoare mecanice. Exista si alte tipuri de insta?latii frigorifice, dar acelea vor fi studiate ulterior.

In continuare se vor prezenta mai multe tipuri de instalatii frigorifice care au functionarea bazata pe comprimarea mecanica a vaporilor unui agent frigorific si pot reali?za temperaturi scazute pana la valori de aproximativ -90?C.

Odata cu reducerea temperaturilor care trebuie realizate de instalatie, creste raportul de comprimare la care trebuie sa functioneze compresorul sau compresoarele.

2.1. Consideratii privind instalatiile frigorifice cu vapori

Instalatiile intr-o singura treapta de comprima?re, realizeaza cresterea presiunii direct de la valoa?rea presiunii de vaporizare p0 la valoarea presiunii de condensare pk. In aceste conditii de functionare, este posibila realizarea temperaturilor scazute avand va?lori de pana la -20...-30?C. La ora actuala, se mani-festa o tendinta de a realiza intr-o singura treapta de comprimare chiar temperaturi si mai scazute.

Instalatiile in doua trepte de comprimare, pot rea?liza mai economic, temperaturi scazute, de pana la -25...-60?C. Aceste instalatii sunt caracterizate prin re?alizarea unei comprimari de la valoarea presiunii de vaporizare p0, pana la un nivel intermediar de presiu?ne, urmata de o noua comprimare, de la nivelul presiu-nii intermediare pana la valoarea presiunii de conden?sare pk. Evident, intre cele doua procese de comprima?re, trebuie sa existe si o racire intermediara a vaporilor refulati din prima treapta de comprimare.

Instalatiile in trei trepte de comprimare, pot reali?za temperaturi scazute, de pana la cca. -90?C, fiind caracterizate prin existenta a doua nivele intermedia?re de presiune intre presiunea de vaporizare p0 si cea de condensare pk.

Instalatiile in cascada, sunt o categorie aparte de instalatii frigorifice cu comprimare mecanica de va?pori, caracterizate prin prezenta unui numar de cel putin doua circuite frigorifice distincte, in care evo?lueaza cate un alt agent frigorific. Aceste instalatii pot sa asigure realizarea unor temperaturi scazute de pana la cca. -90?C, ca si instalatiile in trei trepte de comprimare. Cuplarea circuitelor frigorifice distincte ale acestor instalatii, denumite si cascade, se reali?zeaza prin intermediul unor schimbatoare de caldura particulare, denumite condensatoare-vaporizatoare, in care agentul frigorific al cascadei inferioare (care realizeaza un nivel mai scaut de temperatura) con-denseaza, iar agentul frigorific al cascadei superioa?re (care realizeaza un nivel mai ridicat de temperatu?ra) vaporizeaza, preluand caldura furnizata de agen?tul frigorific al cascadei inferioare, prin desupraincal?zire si condensare.

Cateva din motivele pentru care instalatiile frigori?fice functionand prin comprimare mecanica de vapori sunt extrem de raspandite la ora actuala pot fi consi?derate urmatoarele:

Permit preluarea caldurii de la sursa rece si ce?darea caldurii catre sursa calda, prin schimbarea starii de agregare, ceea ce are ca efect reducerea substantiala a debitelor masice si a cantitatii de agent frigorific din instalatie;

Procesele de transfer termic realizate prin schim?barea starii de agregare, sunt caracterizate de co?eficienti de transfer termic ridicati, ceea ce per?mite utilizarea in aceste instalatii a unor schim?batoare de caldura caracterizate prin suprafete de transfer termic reduse;

Permit preluarea caldurii de la sursa rece si ce?darea caldurii catre sursa calda, prin procese izo?terme, ceea ce are ca efect posibilitatea reduce?rii ireversibilitatilor datorate transferului de caldu?ra la diferente finite