Paniere di Progettazione impianti (2025) - Risposte aperte

CONGELAMENTO IN BASE ALLE MODALITÀ DI SCAMBIO

TERMICO.AIUTARSI, LADDOVE POSSIBILE, CON DEGLI SCHEMI

ELEMENTARI DI IMPIANTO.

-congelatori ad aria;

permettono di utilizzare impianti semplici con elevata flessibilità di impiego, ma non si possono

raggiunger coefficienti di scambio termico superiori ai 100 W/m2C

-congelatori a contatto solido;

In questo tipo di impianti il congelamento comporta, generalmente, il trasferimento diretto

dell'energia termica dal prodotto al fluido frigorigeno attraverso una parete solida;

-congelatori per immersione o irrorazione di liquidi;

La principale difficoltà, in questo caso, consiste nell'individuare una salamoia di buone proprietà

termofisiche (temperatura di congelamento, viscosità, calore specifico...) e che, soprattutto, non

ponga preoccupazioni riguardanti l'eventuale contaminazione delle derrate alimentari

-congelatori per immersione o irrorazione di fluidi evaporanti.

L'impiego di fluidi volatili evaporanti a contatto diretto con le derrate, oltre a consentire

elevatissimi valori del coefficiente superficiale di trasmissione termica, può costituire una valida

soluzione ai problemi di contaminazione, in quanto la penetrazione della fase liquida è ostacolata

dall'ebollizione.

LEZIONE 17

In riferimento ad un impianto frigorifero, lo studente descriva le

caratteristiche essenziali di un congelatore per irrorazione di liquido.

La principale difficoltà, in questo caso, consiste nell'individuare una salamoia di buone proprietà

termofisiche (temperatura di congelamento, viscosità, calore specifico...) e che, soprattutto, non

ponga preoccupazioni riguardanti l'eventuale contaminazione delle derrate alimentari: tale

problema tutt'oggi non è stato però ancora soddisfacentemente risolto in tutti i suoi aspetti.

La concezione tecnica dei congelatori che operano mediante contatto diretto di liquidi è

estremamente semplice e, nei sistemi a funzionamento continuo, si basa sull'impiego di nastri

trasportatori per far avanzare le derrate in immersione entro vasche di salamoia, oppure sotto

irroratori a pioggia. Nel primo caso, per evitare il galleggiamento, i prodotti devono essere posti

entro contenitori chiusi superiormente e vi è necessità di prevedere dei propulsori per attivare la

circolazione del liquido, in modo da realizzare uno scambio termico efficace.

In riferimento di un impianto frigorifero, lo studente descriva le

caratteristiche essenziali di un congelatore contatto di azoto liquido.

L'impiego di azoto liquido che, alla pressione atmosferica, bolle alla temperatura di -96°C, per

raffreddare sostanze fino alla temperatura di circa -20°C, costituisce certamente un assurdo dal

punto di vista termodinamico, che non può non avere pesanti implicazioni dal punto di vista

energetico. A parte questo aspetto, certamente non secondario, l'azoto liquido consente di

ottenere nella congelazione risultati ottimali con impianti molto semplici.

Con tale fluido la tecnica dell’immersione diretta è controindicata, in quanto la notevole fragilità

degli strati esterni del prodotto portati a bassissima temperatura non consente di far fronte

all'espansione che consegue alla successiva congelazione degli strati interni: si usa quindi

generalmente, per ridurre lo shock termico, la tecnica dell'irrorazione diretta sul prodotto da

congelare. Scaricato da Padel Clips (padelclip1@gmail.com)

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LEZIONE 19

Quali sono i contributi più importanti che individuano il carico termico da

asportare nella fase di congelamento di un prodotto? Scrivere, in forma

molto dettagliata, le formule per determinare tali contributi specificando il

significato di ciascun termine delle formule medesime.

Il calore da asportare per surgelare un prodotto è dato dal contributo dei seguenti termini:

Qtot= Q1+Q2+Q3

Con

Q1=m x c1 x ( T1-Tc)

Q2= m x delta hc

Q3= m x c2 x (Tc-T2)

Q1 = calore da asportare per portare il prodotto alla T di congelamento ( kJ); Q2 = calore da

asportare per far congelare il prodotto in questione (kJ );

Q3 = calore da asportare per raggiungere la T finale del processo (kJ );

T1 = temperatura di entrata in cella ( °K );

TC = temperatura di congelamento del prodotto (°K );

T2 = temperatura di fine processo (°K );

m = massa da raffreddare ( kg);

= calore latente di fusione del prodotto ( kJ/kg );

∆h

c1 = calore specifico prima del punto di congelamento (kJ/kg°K );

c2 = calore specifico sotto il punto di congelamento (kJ/kg°K ).

In Riferimento all'impianto frigorifero, lo studente descriva i principali

contributi al carico termico in un impianto di conservazione.

Per la determinazione della potenza termica da estrarre dal magazzino frigorifero onde mantenere

le condizioni di temperatura imposte

Q= (sommatoria i x Qi) + Qa + Qr + Qm + Qp + Qc + Qv + Ql

Qr : potenza termica di raffreddamento del prodotto. Tale termine non è presente nel caso di

conservazione di prodotti congelati in quanto il congelamento avviene in appositi impianti separati

Qm : potenza termica di respirazione dovuta al metabolismo del prodotto (trascurabile nei prodotti

congelati)

Qp : potenza termica dovuta al metabolismo delle persone

Qc : potenza termica dovuta ai carrelli di movimentazione delle merci Qv : potenza termica dovuta

ai ventilatori per il movimento dell’aria

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Ql : potenza termica dovuta alla illuminazione interna

LEZIONE 20

Con riferimento alla formula che verrà riportata di seguito è finalizzato al

calcolo del carico termico di raffreddamento (Qr) di un prodotto, dalla

temperatura esterna (te) alla temperatura interna della cella (con, ti >0 °C)

Si chiede al candidato di spiegare dettagliatamente il significato dei vari

termini presenti nella formula ed effettuare l'analisi dimensionale della

medesima Scaricato da Padel Clips (padelclip1@gmail.com)

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Lo studente descriva come il metabolismo di un prodotto o respirazione

influenza il carico termico di un impianto frigorifero.

Per quanto riguarda il movimento delle persone in cella (manovratori di carrelli ed operai in

genere) la potenza termica qp emessa per persona in funzione della temperatura interna della

cella è un valore in tabella.

Qp= qp x Np (Np numero persone presenti in cella)

LEZIONE 20

Schematizzare in maniera molto dettagliata un impianto frigorifero di espansione secca, completo

di tutti i suoi componenti, compresi quelli di regolazione e di sicurezza spiegandone la

funzione.accanto allo schema dell'impianto da riportare il diagramma termodinamico del ciclo

frigorifero evidenziando i punti caratteristici del ciclo di

corrispondenti sull’impianto.

Schematizzare in maniera molto dettagliata un impianto frigorifero con

separatore di liquido, completo di tutti i suoi componenti, compresi quelli

di regolazione di sicurezza e spiegandone la funzione.accanto allo

schema dell'impianto riportare il diagramma termodinamico del ciclo

frigorifero evidenziando i punti caratteristici del ciclo di corrispondenti

sull’impianto. Scaricato da Padel Clips (padelclip1@gmail.com)

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LEZIONE 22: In riferimento di un impianto frigorifero, lo studente riporti

descriva lo schema di un impianto frigorifero espansione secca, lato

utenza.

VEL = valvola elettromagnetica o valvola solenoide: è caratterizzata dal fatto che in condizione di

regime è tutta aperta o tutta chiusa. Non occupa posizioni intermedie se non nella fase di

passaggio, per giunta anche abbastanza veloce.

VET = valvola di espansione termostatica. E’ comandata da un bulbo termostatico applicato sulla

tubazione di uscita dell’ aerorefrigerante e collegato ad essa con un capillare contenete fluido

dilatabile con le variazioni di temperatura. Rappresenta sicuramente il cuore dell’impianto,

pertanto prima di procedere è bene analizzare la sessione di studio 2 relativa all’approfondimento

sulla VET.

VI = valvola di intercettazione;

TA= termostato ambiente. È posto nella cella è collegato elettricamente con la VEL

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FILTRO= viene inserito per proteggere le sedi delle valvole

LEZIONE 24

Schematizzare in maniera dettagliata un impianto di concentrazione

semplice effetto, dotato di sistemi con recupero termico. scrivere inoltre

l'equazione di bilancio termico sul concentratore finalizzata

all’individuazione della portata di vapore primario da produrre per

realizzare il processo

LEZIONE 25

Schematizzare in maniera molto accurata un impianto di concentrazione

a doppio effetto, completo del sistema di alimentazione della soluzione

da concentrare, del condensatore posto valle dell'ultimo effetto, dei

sistemi di laminazione della soluzione nel passaggio da un effetto al

successivo, degli scaricatori di condensa laddove esistano e siano

indispensabili Scaricato da Padel Clips (padelclip1@gmail.com)

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LEZIONE 27

Si è segnato un impianto di concentrazione termo compressione adibito a

trattare una portata di soluzione acquosa pari a Gi= 5000 kg/h che deve

passare dalla concentrazione iniziale ci= 13% alla concentrazione finale

cf= 58%. Calcolare la potenza del compressore, tenendo conto dei valori

di entalpia (con riferimento al diagramma e lo schema allegato) in

ingresso in uscita: h2=2706 kJ/kg; h1r= 2816 KJ/kg. Calcolare inoltre la

superficie dell'evaporatore (E) tenendo conto degli stati fisici della

soluzione: h2’=505 KJ/kg; h2=2706 KJ/kg. il salto di temperatura medio

tra vapore che condensa soluzione che evapora sia assunto pari a 15 °C

mentre per il coefficiente globale di scambio termico si assume un valore:

K= 1500 kcal/(m2h*C)= 6279 KJ/ (m2h*C)

Gi = 5000 kg/h

Ci = 13 %

Cf = 58 %

h1r = 2706 kJ/kg

h2 = 2816 kJ/kg eta_mc = 0,97

K = 6279 kJ/(m^2*h*°C) h2' = 505 kJ/kg

delta_t = 15 °C

P = Gi (1 - Ci/Cf)*(h1r - h2)/eta_mc = 122,2 kW

E = Gi (1 - Ci/Cf)*(h2 - h2')/(K*deta_t) = 90,65 m^2

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Schematizzare in maniera molto dettagliata un impianto di

concentrazione e termo compressione con annesso diagramma

termodinamico del vapor d'acqua ed evidenziando i punti dei

caratteristici sia sul diagramma che i corrispondenti sull'impianto.scrivere

inoltre l'equazione di bilancio per il calcolo della portata di acqua dei

vaporare della soluzione; per il calcolo della potenza del compressore;

per il calcolo della superficie dell’evaporatore.

LEZIONE 28

IN RIFERIMENTO AD UN IMPIANTO DI CONCENTRAZIONE, LO

STUDENTE DESCRIVa IL PROCESSO DI CIRCOLAZIONE NATURALE e

FORZATA DEL