CC BY
51
ACUMULATOR CU FRIG NATURAL §I INSTALATIE CU VID PENTRU RÀCIREA LAPTELUI ÎN REPUBLICA MOLDOVA
Cretu Victor
5
Universitatea Agrara de Stat din Moldova e-mail: v.cretu@uasm.md
Rezumat: Pe baza cercetarilor teoretice §i experimentale a procesului de racire a laptelui, a fost elaborat modelul matematic al acumulatoarelor cu frig natural §i instalatiilor cu vid ce permit de a determina dependenta regimurilor de functionare ai instalatiilor nominalizate de parametrii mediului ambiant.
Cuvinte cheie: Utilizare de energie, sistem ecologic cu frig natural §i vid.
THE NATURAL COLD ACCUMULATOR AND VACUUM INSTALLATION FOR MILK COOLING
IN REPUBLIC OF MOLDOVA Cretu Victor Agrarian State University of Moldova e-mail: v.cretu@uasm.md
Summary: Based on theoretical and experimental research of the milk cooling process was elaborated mathematical model of accumulator with natural cold and vacuum installations, which allows determining the operating system installations, mentioned from environmental parameters.
Keywords: Use of energy, ecological system with natural cold and vacuum, vacuum installation.
АККУМУЛЯТОР ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА И ВАКУУМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА В РЕСПУБЛИКЕ МОЛДОВА
Крецу В
Государственный аграрный университет Молдовы e-mail: v.cretu@uasm.md
Аннотация: На основании теоретических и экспериментальных исследований процесса охлаждения молока была разработана математическая модель аккумулятора естественного холодa и вакуумных установок, позволяющие определить зависимости режимов работы указанных установок от параметров окружающей среды.
Ключевые слова: экологические системы с естественным холодом и вакуумом, естественные аккумуляторы холода.
Introducere
Sistemul ecologic cu frig natural §i vid la racirea laptelui consta din acumulatorul cu frig natural (instalatie sezoniera) §i instalatia cu vid, ce exclud utilizarea diferitor tipuri de freon.
Totodata, instalatiile mentionate permit esential de a reduce consumul de energie electrica la racirea laptelui de la 30 kWh/t, pâna la 2...23 kWh /t. Pentru racirea laptelui pâna la temperatura necesara de pastrare +6 0C se utilizeaza acumulatorul cu frig natural la temperaturile aerului atmosferic t < 6 0C §i instalatia cu vid la t > 6 0C. În scopul reducerii consumului de energie electrica pentru t > 6 0C, racirea laptelui se efectueaza în doua etape. La prima etapa se utilizeaza acumulatorul cu frig natural ce permite de a raci laptele de la 32...34 0C, pâna la 15... 17 0C, iar la etapa a doua se utilizeaza instalatia cu vid ce permite de a raci laptele pîna la temperatura necesara de pastrare.
În figura 1. este prezentata schema functionala de automatizare a procesului de racire a laptelui pentru ferme cu efective de pîna la 100 capete.
Fig. 1. Schema functionala de automatizare a procesului de racire a laptelui.
1 - rezervor-termos pentru lapte; 2 - supapa de retiñere; 3, 18 - pompa pentru lapte universala („HMy - 6”); 4, 20, 21, 22 - ventílele electrice; 5, 29, 31, 34, 36, 38 - traductoare de temperatura; 6, 7 - traductoare de nivel; 8 - vacuum-regulator electric; 9 - recipient pentru lapte; 10 - pompa de vid de baza; 11 - ventil de reglare termica; 12 - condensator; 13 - pompa de vid auxiliara ; 14 - malaxor; 15 - dispozitiv cu flotor; 16 - releu de timp; 17, 33 - racitor in flux; 19, 39 - conducta pentru lapte; 26, 27, 30, 37 - ventile mecanice; 23 - traductor de gheata; 24 - ventilator; 25 - acumulator de frig ; 28, 32 - pompe de apa ; 35 - sonda cu apa subterana.
Schema functionala de automatizare a procesului de racire a laptelui functioneaza in felul urmator. In timpul rece al anului, la conectarea manuala a pompei pentru lapte (18), prin blocul de dirijare, este conectat declan§atorul demarorului magnetic DM7,ce pune in mi§care pompa (28), care pompeaza apa din sonda (35), spre racitorul in flux (17), unde laptele se rácente pina la temperatura de 17 ± 1°C. Apa, fiind supusa incalzirii, este utilizata pentru necesitatile tehnologice ale fermei. In acela§i timp, de catre blocul de dirijare, prin declan§atorul demarorului magnetic DM5, este pusa in mi§care pompa (32), care furnizeaza apa din acumulatorul de frig (25) spre rácitorul in flux (33), unde are loe rácirea laptelui pana la + 6 °C. Laptele rácit este acumulat in rezervorul-termos (1), pástrindu-se pina la transportare.
In timpul cald al anului, la conectarea manuala a pompei de lapte (18), prin blocul de dirijare, este conectat declan§atorul demarorului magnetic DM7, ce pune in functiune pompa (28), care pompeaza apa subterana din sonda (35), in schimbatorul de caldura (17), unde laptele se race§te pina la temperatura de 17 ± 1°C. Apa calda este utilizata pentru necesitatile tehnologice ale fermei. Laptele racit preliminar este acumulat in rezervorul-termos (1), de unde, sub influenta vidului format de pompele (10 §i 13), pe portii, nimere§te in recipientul (9), in care se race§te. Laptele racit se evacueaza cu ajutorul pompei (3). Procesul se repeta.
In baza cercetarilor teoretice §i experimentale a procesului de racire a laptelui a fost elaborat modelul matematic al acumulatoarelor cu frig natural §i instalatiilor cu vid.
Modelul matematic elaborat permite de a aprecia parametrii constructivi - tehnologici ai instalatiilor nominalizate, precum §i dependenta lor de parametrii mediului ambiant (temperaturile aerului atmosferic §i a apei, durata perioadei reci a anului etc.).
Legea integrala a repartizarii probabilitatii a starii temperaturii t (oC) aerului atmosferic F(t) formata pe baza datelor meteo pentru Republica Moldova [1]*.
*in copatemitate cu M. Cu§nir
F(t) = 0,32 + 0,027 • t + 0,0006 • t2, la nordul Republicii Moldova.
F(t) = 0,3 + 0,026 • t + 0,0006 • t2, la centrul Republicii Moldova. (1)
j(t) = 0,28 + 0,025 • t + 0,0006 • t2, la sudul Republicii Moldova.
Utilizand aceste formule este posibil de aratat ca durata utilizarii instalatiilor nominalizate calculate conform sistemului de ecuatii (1) este urmatoare (Tabelul 1).
Tabelul 1. Durata utilizarii instalatiilor nominalizate calculate conform sistemului de ecuatii (1).
Acumulatoare cu frig natural Instalatii cu vid
160 zile nordul Republicii Moldova. 151 zile centrul Republicii Moldova. 142 zile sudul Republicii Moldova. 205 zile nordul Republicii Moldova. 214 zile centrul Republicii Moldova. 223 zile sudul Republicii Moldova.
Consumul specific de energie electrica al instalatiilor nominalizate la racirea laptelui:
- Acumulatorul cu frig natural in perioada rece a anului - 2 kWh/t;
- Instalatia cu vid in perioada calda a anului - 21...23 kWh/t;
- Instalatia cu frig natural §i instalatia cu vid in perioada calda a anului - 11...12 kWh/t.
Reducerea puterii electrice a instalatiilor elaborate in comparatie cu instalatiile frigorifice cu compresor: acumulatorul cu frig natural - de cca 7ori, instalatia cu vid - cel putin cu 20 %.
Instalatia cu vid:
- regim de racire a volumului de lapte integral
r - (cm + cvmv )RU --------------------------19,7(^-273)--------------x dT> (2)
° jurSe09e T -RMKT
- regim de racire consecutiva pe portii a volumului de lapte cu amestecul portiilor de lapte racit §i cald:
£ T
“ ------------19,7(r-273)------------(3)
o -----------
jLirS609e T - RMKT
unde t §i t - durata de racire a volumului de lapte integral §i, respectiv, pe portii (i), 5; c §i cv - capacitatea termica a laptelui §i, respectiv, a materialului vaporizatorului; m §i mi -
n
masa cantitátii de lapte racit integral §i, respectiv, pe portii (m = ^ mikg; mv - masa
i=1
vaporizatorului, kg; Rn - constanta universalá pentru gaze, J/(kmol x K); r - cáldura medie de
transformare a apei in abur; S - debitul nominal al pompei cu vid, m3/s; K - coeficientul conductibilitatii termice, W/(m x K); a - constanta; t0, tn - temperaturi initiale §i finale de racire a laptelui.
Expresiile prezentate intercoreleaza parametrii instalatiei (masa laptelui racit mQ, capacitatea calorica a materialului vaporizatorului cK) §i constantele termofizice (capacitatea termica a laptelui ^, caldura din etapa transformarii apei in vapori r, densitatea vaporilor apei pn).
Concluzii
1. Pentru acumulatoarele cu frig natural s-a stabilit:
- consumul specific de energie electricâ se micçoreazâ pÎnâ la nivelul de 2 kWh/t, iar puterea electrica se reduce de 7 ori fatâ de instalatiile frigorifice cu compresoare;
- mai efectiv este regimul de dezlocuire a apei reci, ce permite de-a asigura functionarea acumulatoarelor pÎnâ la t < б 0C la un raport minim al volumelor de apâ çi de lapte egal cu 3...4;
- În linie cu râcitorul capacitativ divizarea acumulatorului cu apâ În 3 sectii, cu râcirea consecutivâ a laptelui de la fiecare sectie, este rationalâ din punct de vedere al micçorârii volumului acumulatorului;
Conform datelor experimentale, la un numâr al sectiilor egal cu trei çi temperatura laptelui 12..28 0C raportul volumelor apei çi laptelui este practic minimal. Totodatâ În comparatie cu acumulatorul cu o singurâ sectie volumul total se micçoreazâ de 1,7 ... 2,9 ori.
- parametrii constructivi ai acumulatorului cu apâ permit de a asigura râcirea laptelui pÎnâ la temperatura necesarâ de pâstrare + б oC, râcirea apei În intervalele de timp Între mulsori çi minimizarea consumului de metal la confectionarea lor.
- pentru a mâri viteza de râcire a apei În acumulator este necesar de a folosi pulverizatoarele electromecanice cu discuri ce permit de a coborÎ temperatura apei pÎnâ la temperatura mediului ambiant. Durata de râcire a apei la utilizarea pulverizatorului cu discuri cu caneluri fatâ de cele netede este considerabil mai micâ (aproximativ de 2 ori).
2. Pentru instalatiile cu vid s-a stabilit:
- instalatia cu vid permite de a râci laptele pÎnâ la temperatura necesarâ de pâstrare +6 oC la un consum specific de energie electricâ 21...23 kWh/t. Râcirea laptelui efectuatâ În douâ etape de la acumulatoarele cu apâ çi apoi de la instalatiile cu vid permite de a reduce consumul specific de energie electricâ pÎnâ la 11 ..13 kWh/t În perioada caldâ a anului.
- puterea electricâ a instalatiei cu vid se micçoreazâ cu cel putin 20% fatâ de instalatiile frigorifice cu compresoare.
- durata utilizârii instalatiilor cu vid În timp de un an este respectiv 205; 214 çi 223 zile la nordul, centrul çi sudul Republicii Moldova.
- durata de râcire a laptelui consecutiv pe pozitii a volumului de lapte cu amestecul pozitiilor de lapte cald çi râcit este cu 10 ... 15 % mai redusâ decÎt râcirea volumului de lapte integral.
Bibliografie
1. L. Volconovici, V.Cretu, çi altii. Автоматизация ресурсосберегающих технологических процессов в сельском хозяйстве. Monografie, Chiçinâu, 2007, 340 p.
2. L. Volconovici, V. Cretu,. Râcirea laptelui cu aplicarea frigului natural çi artificial. Monografie, Chiçinâu, 2009, 245 p.
Cretu Victor, competitor al catedrei „Electrificarea çi automatizarea mediului rural”, Universitatea Agrarä de Stat din Moldova, autor al 26 lucrâri çtiintifice, (inclusiv 5 monografii, 1 brevet de inventie, 20 articole çtiintifice) publicate În Republica Moldova, România, Belarus çi Federatia Rusâ.
