MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
DIPLOMOVÁ PRÁCE
BRNO 2011
Bc. VLASTIMIL NEJTEK
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Možnosti energetických úspor při chlazení mléka Diplomová práce
Vedoucí práce:
Vypracoval: Bc. Vlastimil Nejtek
doc. Ing. Jiří Fryč, CSc.
Brno 2013
Mendelova univerzita v Brně Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Agronomická fakulta 2012/2013
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Autor práce:
Bc. Vlastimil Nejtek
Studijní program:
Zemědělská specializace
Obor:
Management techniky
Název tématu:
Možnosti energetických úspor při chlazení mléka
Rozsah práce:
50 až 60 stran
Zásady pro vypracování: 1.
Popište používané způsoby chlazení mléka
2.
Proveďte teoretický rozbor procesu chlazení
3.
Proveďte experimentální měření deskového předchladiče
4.
Naměřené hodnoty analyzujte a vyhodnoťte
5.
Formulujte závěry a doporučení pro praxi
Seznam odborné literatury: 1.
ŠUSTOVÁ, K. Bod mrznutí kravského mléka. Disertační práce. Brno: 2001. 124 s.
2.
Commercial refrigeration/thermophysical properties and transfer processes of refrigerants : Vicenza, Italy, August 30 to 31, 2005. [jiný]. Paris. 2005. ISBN 2-913149-43-X.
3.
IBL, V. a kol. Chladicí technika v potravinářství : Určeno [též] posl. techn. škol. 1. vyd. Praha: SNTL, 1971. 451 s.
4.
Nové trendy v technice chlazení. Praha, 1994.
5.
MACHÁLKOVÁ, L. Psychrotrofní mikroorganismy a jejich význam v mlékařství . Bakalářská práce. Brno: MENDELU Brno, 2011. 60 s.
6.
GRODA, B. -- VÍTĚZ, T. -- PAWLICA, R. Technika pro vícekomoditní potravinářské finalizace. In: RUŽBARSKÝ, J. Potravinářská technika. FVT, 2005. s. 31--121. ISBN 80-8073-410-0.
7.
VÍTĚZ, T. -- GRODA, B. Využití tepelných čerpadel při chlazení vína. Acta Mechanica Slovaca. 2004. sv. 3-A, č. Ročník 8, s. 709--711. ISSN 1335-2393.
Datum zadání diplomové práce:
říjen 2011
Termín odevzdání diplomové práce:
duben 2013
Bc. Vlastimil Nejtek Autor práce
doc. Ing. Jiří Fryč, CSc. Vedoucí práce
prof. Ing. Jan Mareček, DrSc. Vedoucí ústavu
prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. Děkan AF MENDEL
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Možnosti energetických úspor při chlazení mléka vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne ………………………………………. podpis diplomanta ……………………….
PODĚKOVÁNÍ Rád bych poděkoval své rodině za podporu při studiu, svému vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Jiřímu Fryčovi, CSc. za cenné rady a pomoc při měření, panu Karlu Sladkému z Hospodářského obchodního družstva Jabloňov-Ruda za spolupráci při praktickém měření a firmě BEIJER REF Czech s.r.o. za konzultace v oblasti chlazení.
ABSTRAKT: Diplomová práce se zabývá možnými energetickými úsporami při chlazení kravského mléka. Teoretická část informuje o problematice mléka a jeho chlazení. Praktická část řeší chlazení pomocí deskových průtokových chladičů a z naměřených hodnot formuluje závěry a doporučení pro praxi.
KLÍČOVÁ SLOVA: Chlazení mléka, deskový chladič, chladicí systémy
ABSTRACT: The Master’s thesis deals with potential energy savings in cow milk cooling. The theoretical part informs about the problems of milk and its cooling. The practical part examines milk cooling using milk flow-through plate coolers and from the values obtained it formulates conclusions and recommendations for practice.
KEYWORDS: Milk cooling, plate cooler, cooling systems
OBSAH 1
ÚVOD ....................................................................................................................... 8
2
CÍL PRÁCE............................................................................................................. 8
3
LITERÁRNÍ PŘEHLED ....................................................................................... 9 3.1
Mléko................................................................................................................ 9
3.1.1
Spotřeba mléka a mléčných výrobků ............................................................ 9
3.1.2
Jakost mléka a činitele, které ji ovlivňují ................................................... 10
3.1.2.1
Hygienická jakost ............................................................................... 11
3.1.2.2
Mikrobiologická jakost ....................................................................... 12
3.1.2.3
Zdroje mikrobiálního znečištění ......................................................... 12
3.1.3 3.2
Ošetřování mléka ........................................................................................ 14 Chlazení ......................................................................................................... 15
3.2.1
Historie........................................................................................................ 15
3.2.2
Současnost a budoucnost chladící techniky ................................................ 15
3.2.3
Princip chlazení........................................................................................... 17
3.2.4
Chladicí systémy ......................................................................................... 18
3.2.4.1
Kompresorový parní chladicí systém ................................................. 18
3.2.4.2
Kompresorový parní chladicí systém s expanzní kapilárou ............... 20
3.2.4.3
Absorpční systém kontinuálně pracující ............................................. 21
3.2.4.4
Chladicí systém plynový ..................................................................... 22
3.2.4.5
Proudový -ejektorový chladicí systém ................................................ 23
3.2.4.6
Termoelektrický chladicí systém ........................................................ 24
3.2.5
Komponenty chladících zařízení ................................................................ 25
3.2.5.1
Kompresory ........................................................................................ 25
3.2.5.1.1 Souproudý kompresor ..................................................................... 27 3.2.5.1.2 Protiproudý kompresor ................................................................... 28 3.2.5.1.3 Dvojčinné kompresory .................................................................... 28 3.2.5.1.4 Křídlové kompresory ...................................................................... 29 3.2.5.1.5 Kompresory s valivým pístem ........................................................ 29 3.2.5.1.6 Šroubové kompresory ..................................................................... 30 3.2.5.1.7 Spirálové kompresory (Scroll) ........................................................ 30 5
3.2.5.1.8 Turbokompresory............................................................................ 31 3.2.5.2
Kondenzátory ...................................................................................... 32
3.2.5.2.1 Kondenzátory chlazené vzduchem ................................................. 33 3.2.5.2.2 Kondenzátory chlazené vodou ........................................................ 33 3.2.5.3
Sběrač chladiva ................................................................................... 33
3.2.5.4
Filtrdehydrátory .................................................................................. 34
3.2.5.5
Průhledítka .......................................................................................... 36
3.2.5.6
Expanzní ventily ................................................................................. 36
3.2.5.6.1 Automatické expanzní ventily ........................................................ 37 3.2.5.6.2 Expanzní ventily termostatické ....................................................... 38 3.2.5.6.3 Termostatický expanzní ventil s omezením sacího tlaku ............... 42 3.2.5.7
Výparník ............................................................................................. 43
3.2.5.7.1 Lamelové výparníky ....................................................................... 44 3.2.5.7.2 Deskové výparníky ......................................................................... 46 3.2.5.7.3 Kotlové výparníky .......................................................................... 46 3.2.5.8
Nízkotlaké spínače (presostaty) .......................................................... 47
3.2.5.9
Vysokotlaké spínače (přetlakové jističe) ............................................ 47
3.2.6
Chladiva ...................................................................................................... 49
3.2.6.1
Klasická chladiva ................................................................................ 49
3.2.6.2
Halogenderiváty uhlovodíků (freony) ................................................ 50
3.2.6.3
Chladiva zeotropická a azeotropická .................................................. 51
3.2.6.4
Chladiva budoucnosti ......................................................................... 52
3.2.6.5
Seznam nejčastěji používaných chladiv od roku 1990 až 2012.......... 52
3.2.7
Oleje ............................................................................................................ 53
3.2.8
Potrubí v chladicí technice .......................................................................... 53
3.2.8.1 3.3
4
Spojování potrubí ................................................................................ 54
Systémy chlazení mléka ................................................................................ 55
3.3.1
Chlazení mléka v konvích........................................................................... 56
3.3.2
Chlazení mléka ve sběrných nádržích ........................................................ 57
3.3.3
Chlazení mléka pomocí průtokových chladičů ........................................... 58
MATERIÁL A METODIKA MĚŘENÍ ............................................................. 59 4.1 4.1.1
Laboratorní měření ...................................................................................... 59 Popis měřícího zařízení ............................................................................... 59 6
4.1.2
Materiál a věcné prostředky pro měření ..................................................... 60
4.1.3
Metodika vyhodnocení ............................................................................... 61
4.1.4
Výsledky ..................................................................................................... 62
4.2
Měření v provozu .......................................................................................... 65
4.2.1
Měření v Hospodářském obchodním družstvu Jabloňov - Ruda ................ 65
4.2.2
Popis měřícího zařízení ............................................................................... 66
4.2.2.1
Chladicí zařízení ................................................................................. 66
4.2.2.2
Dojírna ................................................................................................ 68
4.2.3
Materiál a věcné prostředky pro měření ..................................................... 69
4.2.4
Metodika vyhodnocení ............................................................................... 70
4.2.5
Výsledky ..................................................................................................... 71
5
DISKUZE .............................................................................................................. 75
6
ZÁVĚR .................................................................................................................. 75
7
POUŽITÁ LITERATURA................................................................................... 76
8
SEZNAM OBRÁZKŮ .......................................................................................... 79
9
SEZNAM TABULEK ........................................................................................... 81
10
SEZNAM PŘÍLOH............................................................................................... 81
7
1
ÚVOD
Mléko je velmi významným zemědělským produktem a po jeho finalizaci nezastupitelnou potravinou lidské výživy. Obsahuje vyváženou hodnotu bílkovin, tuku, mléčného cukru, minerálních látek, 14 stopových prvků a řadu vitamínů. Systematická konzumace mléka a mléčných výrobků se v lidské stravě vyskytla již po neolitické zemědělské revoluci. Její součástí byla i domestikace divokých zvířat. Chov zvířat zapříčinil nejen lepší dostupnost masa, ale také dalších produktů, zejména mléka. Mimo mléko kravské, které je z celosvětového hlediska nejrozšířenější, se často konzumuje mléko kozí, velbloudí, ovčí a další. Mléčná výživa přispěla v 19. a 20. stol. k významnému zlepšení výživy obyvatelstva v Evropě a dalších zemí. V dnešní době je spotřeba mléka a mléčných výrobků předmětem rozsáhlého výzkumu probíhajícího v sektoru potravinářském a zdravotním. Vedle kladných účinků mléka jsou definovány skupiny osob, pro které je příjem mléka nevhodný. Mlékárenská technologie, však dovoluje přípravu výrobků se změněným obsahem jednotlivých složek mléka (např. nižší obsah tuku, nebo laktózy). Vhodná kombinace mléčného tuku a dalších zdrojů tuku, dovoluje konstrukci výrobků podle moderních názorů na výživu. Aby si mléko uchovalo požadovanou kvalitu, je po nadojení rychle ochlazeno z cca 36°C na teplotu 5°C. Tento proces je vzhledem k rozdílu teplot a množství mléka velmi energeticky náročný. Pokud by došlo ke snížení nákladů na chlazení, například použitím deskových průtokových předchladičů, tato úspora by se projevila v celkových nákladech na jednotku mléka, další výhodou je rychlejší dosažení požadované teploty, než u standardních způsobů a tím pádem vyšší hygieničnost. Výrobce by tak mohl dosahovat vyššího zisku, potažmo konkurenceschopnosti. V neposlední řadě, hraje důležitou roli i ekologické hledisko. Se zvyšujícím se počtem populace na planetě a životní úrovní všech lidí, se dá předpokládat i navyšující se potřeba energie, proto jsou úsporná opatření, která šetří energii na místě. [1,2]
2
CÍL PRÁCE
Cílem práce je popsat používané způsoby chlazení mléka, provést teoretický rozbor procesu chlazení, provést měření průtokových chladičů a vyhodnotit naměřená data. Z naměřených hodnot vyvodit závěry pro praxi.
8
3
LITERÁRNÍ PŘEHLED
3.1 Mléko 3.1.1
Spotřeba mléka a mléčných výrobků
Mléčné potraviny a mléko jsou jednou ze základních složek potravy, ve vyspělých zemích spotřeba spíše stagnuje (EU), oproti tomu v Asii se výrazně navyšuje (Obr. 1), díky tomu světová produkce mléka neustále roste (Obr. 2), stejně tak spotřeba na obyvatele (Obr. 3). V některých zemích je konzumace mléka a mléčných výrobků velmi vysoká, v jiných malá až nulová. Podle Mezinárodní mlékařské federace patří k zemím s největší spotřebou zejména Island, Francie, Německo, na druhém konci statistiky pak rozvojové země v Africe. Jako zajímavost bych uvedl, že Nový Zéland a EU exportují stejné množství mléka (Obr. 4). V EU se spotřeba pohybuje v rozmezí 160-360 l na obyvatele za rok. Průměrná hodnota je pak 290 l. V České republice dosahuje spotřeba na obyvatele 250 l. (hodnoty jsou uvedeny v mléčném ekvivalentu, což je přepočet spotřeby mléka a mléčných produktů na množství mléka, které je potřeba k výrobě daných mléčných výrobků). [1]
Obr. 1 Průměrná spotřeba dle světadílů zdroj [1]
Obr. 2 Světová spotřeba mléka zdroj [1] 9
Obr. 3 Průměrná spotřeba mléka na obyvatele zdroj [1]
Obr. 4 Zastoupení na trhu zdroj [1]
3.1.2
Jakost mléka a činitele, které ji ovlivňují
Jakost a objem nadojeného mléka určují do jisté míry vrozené vlastnosti dojnic, zásadní vliv však má okolní prostředí. Hlavními faktory, které ovlivňují jakost mléka, jsou: výživa dojnic, věk, průběh laktace, zdravotní stav, systém ustájení, mikroklima ve stáji, hygiena získávání a ošetřování mléka, stav a údržba techniky k získávání mléka, kvalita napájecí vody a ošetřovatelské péče. 10
Vliv na kvalitu mléka, mohou mít i intenzifikační činitele používané v zemědělství k dosažení lepších výnosů jak v živočišné, tak v rostlinné výrobě. Můžeme sem zařadit zvyšování intenzity hnojení průmyslovými hnojivy a chemizace zemědělství, rovněž změny biologických procesů v půdě a omezování činnosti půdních bakterií. snížení počtu pěstovaných plodin zvyšování genofondu ve vztahu k lepší výživě vysokoprodukčních dojnic snaha o kratší reprodukční období zprůmyslnění výroby mléka a zvýšení produktivity práce při získávání mléka na úkor hygieny Výslednou kvalitu mléka, kterou můžeme rozumět jako souhrn různých dílčích jakostí a vlastností nejvíce ovlivňuje: hygienická jakost (je určena počtem somatických buněk) mikrobiologická jakost (určuje se počtem mikroorganismů) [3]
3.1.2.1 Hygienická jakost Hlavní příčinou zvýšeného počtu somatických buněk v mléce, je onemocnění mléčných žláz zánětlivým procesem. Zánět žlázy, je vždy příčinou narušení její funkce. Stupeň narušení, je přímo úměrný intenzitě zánětlivého procesu. Při nepřehlédnutelných mastitidách je sekret značně změněn a může být až mléku nepodobný. Méně viditelné, avšak o to závažnější jsou subklinické mastitidy. Na jeden případ zjevné mastitidy připadá 10 až 15 nezjevných zánětů. Zánětlivé procesy mléčných žláz, jsou nejčastěji způsobovány patogenními mikroorganismy. Je prokázáno, že bakteriální původci mastitid ovlivňují množství somatických buněk v mléce nestejnoměrně. Vyšší počet somatických buněk v mléce, může vyvolat narušení zdravotního stavu a horečku, taktéž hladovění a žíznění, případně náhlé změny základní krmné dávky, v neposlední řadě, také stresové podněty. Mezi fyziologické činitele, někteří autoři uvádějí věk dojnic, to však může být způsobeno vyšším počtem infikovaných žláz starších krav, na zcela zdravých kusech nebylo zjištěno žádné dramatické zvýšení počtu somatických buněk s rostoucím pořadím laktace. Dalším fyziologickým činitelem je stádium laktace, zvýšený počet somatických buněk je v prvních 5-14 dnech a následně ke konci laktace, kdy se mléko mění ve starodojný sekret. Určitý vliv na počet somatických buněk má i roční období a čas dojení. [3]
11
3.1.2.2 Mikrobiologická jakost Rozhodujícím činitelem kvality a trvanlivosti mlékárenských výrobků je přítomnost mikroorganismů v syrovém mléce, jejich počet a druhové zastoupení. Mléko ze zdravého vemene obsahuje v 1 ml jen několik set mikrobů. Tato počáteční mikroflóra nemá na kvalitu a trvanlivost mléka téměř žádný vliv, jelikož je potlačena sekundární mikroflórou, ta se dostává do mléka až po nadojení. Sekundární mikroflóra se po nadojení v mléce rychle rozmnožuje (Tab. 1) a je příčinou mnoha vad. Nejpočetnější mikroorganismy v mléce, což jsou bakterie mléčného kvašení, rozkládají mléčný cukr na kyselinu mléčnou (zkysnutí mléka, sražení a znehodnocení). Sladké sražení mléka vyvolávají bakterie obsahující syřidlové enzymy. Plynotvorné bakterie skupiny coliaerogenes způsobují nepříjemnou vůni a chuť mléka. Změny konzistence a barvy například Alcaligenes viscosus, Pseudomanas cyanogenes, Serratia marcescens a další. Nepříznivě se při výrobě sýrů projevují bakterie máselného kvašení a jiné sporotvorné a termorezistentní bakterie. Ke změně bílkovin a tuků dochází enzymatickou činností, ta se projevuje vadou chutí. Proteolytické mikroorganismy snižují biologickou hodnotu produktu. Metabolickou činností dochází ke zvyšování obsahu amidického a amoniakálního dusíku na úkor dusíku bílkovin. Mléko může obsahovat také pasteraci přeživší spory, např. enterokoky (zvyšují krevní tlak). Nelze opomenout také tvorbu toxinů. [3]
Tab. 1 Počet bakterií v mléce v závislosti na čase a teplotě zdroj [8] Teplota mléka Počet bakterií v 1 cm3 mléka za čas [h] [°C]
24
48
0,00
2400
2100
3,90
2500
3600
7,80
3100
10,00
11600
15,60 30,00
96 1850
168 1400
218000 4200000
12000 1480000 540000
180000 28000000 1400000000
3.1.2.3 Zdroje mikrobiálního znečištění Množství mikroorganismů v mléce je dán zejména čistotou dojnic a vemene, mikroklimatem stájí, mléčnic, koncentrací a způsobem ustájení dojnic, technologií a periodou odklizu chlévské mrvy, technologií používanou pro získávání a ošetřování mléka, v neposlední řadě také kvalitou napájecí a ostatní vody. 12
Mikročástice prachu a vlhké aerosoly vznikající při kálení, močení, kašli dojnic, snižují mikrobiologickou jakost mléka. Vznikají též při manipulaci s mokrými hmotami, jako jsou senáž, siláž, mrva. Z mikrobiologického hlediska bývají v prachu přítomny nežádoucí Bacillus subtilis, Bac. mycoides a další. Jako největší zdroj prachu můžeme označit stelivo a krmivo (proto by se při dojení neměly provádět operace, které víří prach). Podestýlání a čištění by mělo být provedeno nejpozději jednu hodinu před dojením. Krmení dojnic z pohledu mikrobiologické kvality je ideální až po dojení. Často zjišťovaná dnešní praxe v průjezdných stájích, kdy se při dojení, nebo před dojením zakládá krmivo přímo do žlabů, případně se podestýlá, jsou činitelé snižující kvalitu mléka. Stejně tak bezstelivové stáje přinášejí některé problémy. Tvorba tekutého hnoje, který má jiné fyzikální, chemické a mikrobiologické veličiny oproti mrvě ze stlaných provozů, má za následek problémy ve zdravotním stavu zvířat a jakosti mléka, zejména při velké koncentraci dojnic. Výkaly obsahují zejména Escherichia coli, Aerobacter aerogenes a další. Dojnice, které jsou krmeny špatnou siláží, produkují ve výkalech velké množství bakterií máselného kvašení a spor. U vazného ustájení je třeba dbát na čistotu nejen ve stání dojnic, ale i na krmných a hnojných chodbách. Při boxovém ustájení je důležitá kvalitní podestýlka. Nekvalitní rošty často způsobují nejen onemocnění paznehtů a následné vyřazování dojnic, ale ovlivňují i množství mléka a jeho kvalitu. Ve velkokapacitních chovech s volným ustájením, by se mělo dbát na dodržování požadavků zoohygieny, mikroklimatu ve stáji, na hygienu získávání mléka z dojíren. Je nutné zmínit, že hlavním činitelem při různých způsobech ustájení a dojení dojnic je vždy kvalita ošetřovatelské péče, sanitace a dodržování podmínek hygieny s technologickými postupy. Pronikáním mikroorganismů do vemene strukovými kanálky dochází k první infekci mléka. Proto je nutné první střiky oddojovat, pomocí smyslů zkontrolovat, oddělit je a zlikvidovat. Zdrojem kontaminace mléka z okolí je i hmyz a hlodavci, proti kterým je třeba bojovat čistotou a deratizačními prostředky, případně insekticidy. Nemělo by se také zapomínat na pravidelné bílení stájí a mléčnic. Jedním z důležitých činitelů, který působí na mikrobiologickou kvalitu syrového mléka je mikrobiologická kvalita vody používané v mléčnicích k čištění a proplachování technického zařízení a k ošetření vemen před dojením. Skutečností je, že kvalita vody v našich zemědělských podnicích není na potřebné úrovni a platné mikrobiologické ukazatele pro tuto vodu stanovené vyhláškou č. 252/2004 Sb. jsou překračovány. Díky tomu, se výplachovou vodou dostávají mikroorganismy do již vydesinfikovaného 13
dojícího a chladícího zařízení. Při následném dojení, se vyplachují do mléka, které jim poskytuje téměř ideální podmínky, neboť většině bakterií z vody nevadí pro rozmnožování nižší teploty při chlazení mléka, jelikož jsou psychrofilní (chladnomilné). Vhodnou prevencí je mikrobiologická úprava proplachovací vody desinfekčním prostředkem. Tento způsob vylučuje pomnožení zbytkové mikroflóry v době mezi dojením v mléčném potrubí. [3] [4] [5]
3.1.3
Ošetřování mléka
Dalo by se říci, že z vnitřní části vemene pochází několik set bakterií, z povrchu vemene a okolí dojnic již několik tisíc a statisíce mikroorganismů z nedokonale čištěného zařízení pro ošetřování a získávání mléka. Proto je třeba dodržovat sanitační programy, které doporučují výrobci chladícího a dojícího zařízení na mléko. Dezinfekce a čištění zařízení se proto provádí ihned, po ukončení pracovního procesu schválenými dezinfekčními a čisticími prostředky v předepsané koncentraci a při dané teplotě. Na účinnosti chlazení mléka je závislá jeho kvalita, použitelnost a trvanlivost. Množení velké většiny mikroorganismů zabráníme, rychlím zchlazením mléka dle ČSN 57 0529. Pokud dochází ke svozu mléka každý den, neměla by teplota překročit 8°C, pokud je svoz uskutečňován obden, pak je teplota stanovena na maximálně 6°C. Při přepravě nesmí teplota přesáhnout 10°C, v případech, kdy je nadojené mléko zpracováno do 2 h, nejsou na chlazení kladeny žádné požadavky. Některé druhy mikroorganismů, jako např. psychrotrofní a psychrofilní bakterie se množí i při nízkých teplotách. V mléce tak dochází díky používání účinných chladičů a relativně nízké úrovně hygieny a sanitace ke změně mikroflóry v mléce, značně ve prospěch psychrotrofních mikroorganismů. U mléka, které bylo získáno nehygienicky a je skladováno při teplotě 5°C mohou psychrotrofní zárodky představovat až 75% z celkového počtu mikroorganismů. Při systému hodnocení mléka dle ČSN 57 0529, který je založen na objektivním stanovení počtu mikroorganismů, není možné spoléhat jen na chlazení. Kvalitu mléka s vyšším obsahem mechanických nečistot (stelivo, krmivo, nečistoty z vemene) lze zlepšit použitím filtrů (spádové, tlakové) před chlazením mléka. [6] [7]
14
3.2 Chlazení 3.2.1
Historie
I když teoretické základy chlazení byly položeny již ve středověku, první patenty pro chladící stroje byly zaregistrovány v polovině 19. století (Perlina, Carré), důležité pro dnešní stav techniky byly praktické aplikace, které se datují od konce 19. století. V této době se německé pivovary předzásobovaly přírodním ledem, jak pro technologii vaření, tak i distribuci tohoto oblíbeného nápoje. Přírodní led se skladoval ve velkých podzemních a později i nadzemních skladech. V druhé polovině 19. století vzrostla výroba piva v Německu ze 14 na 70 mil. hl., navíc po letech velmi mírných zim 18831884 vznikl značný nedostatek přírodního ledu. Tato chvíle byla vhodnou příležitostí pro nástup chladicích strojů. Nejvýznamnějším evropským výrobcem se stala firma Linde, založil ji známý profesor fyziky z mnichovské univerzity - Carl von Linde v roce 1879. Čpavková kompresorová zařízení na výrobu ledu byla základním kamenem k rozvoji široce využitelné chladící techniky. Za zmínku také stojí, že kompresorovým chladicím systémům předcházel vývoj a výroba absorpčních systémů, které využívají na místo stlačených par chladiva kompresorem, chemické vlastnosti vhodných látek. Jedná se tak o kombinaci chemicko-fyzikálních procesů, kde rozdíl tlaků nutný pro opakující se proces vzniká vypuzováním a následnou absorpcí jedné látky např. (čpavku) do druhé např. (vody). Tyto systémy se i nadále rozvíjely aplikací nových látek (lithium/bromid apod.) Téměř nulová hlučnost v provozu, přes určitý handicap v energetické účinnosti, přispěla k aplikaci i ve velmi malých zařízeních typu domácích chladniček. Významným krokem pro rozvoj kompresorového chlazení bylo využití v oblasti klimatizací, zejména v USA ve 20-30 letech minulého století. Jakmile se vedle chladiv (NH3, CH3Cl, NO2, SO2) objevily halogenované uhlovodíky s obchodním označením freony (1930), odstartoval se moderní věk chlazení. [9], [10]
3.2.2
Současnost a budoucnost chladící techniky
Chladicí a klimatizační technika prošla v minulých desetiletích vývojem, jak v oblasti konstrukcí jednotlivých komponentů, tak v projekci celých systémů, v neposlední řadě také vývojem výrobních technologií. U kompresorů došlo k navyšování účinnosti, snižování materiálové i výrobní náročnosti. Následkem byl rozmach rotačních kompresorů typu SCROLL, které byly nasazovány do klimatizačních jednotek stacionárních i mobilních. Do této oblasti pronikla úspěšně také digitalizace těchto 15
kompresorů, jejichž vlastnosti převyšují očekávání. Velkou měrou ovlivňují efektivnost provozu sdružených kompresorových jednotek, kde výsledkem je optimální řízení a regulace složitých systémů s desítkami odběrných míst s různými vypařovacími teplotami a různým tepelným zatížením. Nemalým přínosem bylo hromadné nasazování elektronických regulátorů včetně celých řídicích systémů pro náročnější aplikace. Velmi se rozšířily elektronické vstřikovací ventily, umožňující mnohem lépe využívat teplosměnnou plochu výparníku. Stranou nezůstávaly ani výměníky tepla, kde se uplatňují jak moderní deskové typy, tak nejnověji i mikrokanály pro kondenzátory chladiva. Značným přínosem bylo použití nových izolačních materiálů, zejména polyuretanu. I když v první fázi obsahovaly polyuretanové pěny nadouvadla zařazená do regulovaných látek (např. R11), vývoj dospěl k používání ekologických náhrad (např. CO2) s přijatelnými hodnotami tepelného odporu, životnosti a stability izolací. Největším způsobem zasáhla do vývoje chladicí a klimatizační techniky ekologická opatření na ochranu ozónové vrstvy (Montrealský protokol) a následně opatření pro snížení skleníkového efektu (Kjótský protokol). V období devadesátých let tak došlo nejdříve k zákazu, do té doby nejrozšířenějšího chladiva R12, později R22 a následně i dalších chladiv složených směsmi chlorovaných uhlovodíků. Pro konstrukci zařízení mělo velký význam najít chladivo s obdobnými termodynamickými vlastnostmi v daném rozsahu vypařovacích a kondenzačních teplot, dále splnit i požadavky na výbušnost, nehořlavost, nízkou cenu. V dnešní době se používají zejména chladiva R404A, R407C a R134a. Nicméně snaha o ekologické chladivo, vede k tlaku na nová řešení, která představují aplikaci systémů s chladivem CO2, toto chladivo se používá v systémech kombinujících nízké a střední vypařovací teploty. Snaha o maximální úspory energie, zejména pro vytápění, urychlila rozvoj chladící techniky, využívající kondenzační teplo systému - tepelné čerpadlo. Současná situace se stoupajícími cenami energie potvrzuje oprávněnost širokého nasazení těchto zařízení nejen pro vytápění objektu, ale i pro ohřev užitkové vody. V roce 2009 bylo ve vyspělých zemích v EU instalováno 600 000 tepelných čerpadel, z toho 200 000 pro vytápění rodinných domů. Česká republika tuto ztrátu oproti vyspělým zemím rychle dohání. Lze tedy předpokládat úzké propojení profesí chlaďařských a topenářských, firma disponující oběma profesemi, bude s úspěchem instalovat a servisovat tato komplikovaná zařízení. [9], [10]
16
3.2.3
Princip chlazení
Pro vysvětlení principu chlazení, použiji jednoduchý jednostupňový okruh s expanzním ventilem (Obr. 5), (v praxi nejpoužívanější), u kterého je možné vytvořit celý pracovní cyklus chladiva v i-log p diagramu, zanesením provozních tlaků a teplot, případně hodnot přehřátí nebo podchlazení. Pro jednoduchost lze zanedbat tlakové ztráty při proudění chladiva okruhem, jak na nízkotlaké, tak na vysokotlaké části okruhu.
Obr. 5 Jednostupňový chladící okruh zdroj [10] Po rozběhu kompresoru jsou z výparníku odsávány páry chladiva s vypařovacím tlakem p0 a vypařovací teplotou t0 o stavu za výparníkem 7 shodným se stavem 1, v tomto stavu se nebere ohled na přehřátí, dochází ke stlačování nasávaných par 2 na kondenzační tlak pk a na teplotu t2 - stlačování je uvažováno izoentropické adiabatické. Horké páry proudí do kondenzátoru, kde jsou ochlazeny na mez sytosti 3 a postupně mění, svoje skupenství na stav syté kapaliny 4 při kondenzační teplotě tk. V případě že zanedbáme podchlazení kapalného chladiva, je stav chladiva stejní i před vstřikovacím ventilem 5. Expanzní ventil má za následek seškrcení chladiva z kondenzačního na vypařovací tlak, tím vzniknou ve výparníku mokré páry o stavu 6, z tohoto stavu se veškeré chladivo odpařuje na stav sytých par 7, odpařující se chladivo odebírá energii ze svého okolí a ochlazuje ho, ve výparníku se jedná o požadované ohřívání chladiva, to však neplatí o jeho další cestě v potrubí mezi výparníkem a kompresorem, hovoříme o přehřátí v sání a jedná se o neužitečné ohřátí chladiva. [10], [11], [15]
17
3.2.4
Chladicí systémy
3.2.4.1 Kompresorový parní chladicí systém Jedná se o nejstarší a dosud nejpoužívanější chladicí systém, který našel uplatnění v celé šíři standardních chladicích výkonů i způsobů využití strojního chlazení. Na (Obr. 6) vidíme základní schéma kompresorového chladicího systému, kde Qo je teplo odváděné z vychlazovaného prostoru odpařujícím se chladivem ve výparníku, Qn reprezentuje tepelný ekvivalent práce potřebné pro pohon kompresoru, Qk teplo předávané v kondenzátoru kondenzujícím chladivem okolnímu prostředí. Platí vztah Qk=Qo+Qn vycházející ze zákona o zachování energie (součet energií do systému přivedených se musí rovnat součtu energií ze systému odvedených). [13]
Obr. 6 Základní schéma kompresorového chladicího systému zdroj [13] Jedním z hlavních prvků chladicího systému je výparník, zpravidla je umístěn ve vychlazovaném prostředí. Do vnitřního prostoru výparníku je nastříknuto chladivo a udržován v něm tlak, který odpovídá teplotě varu chladiva nižší, než je požadovaná teplota ve vychlazovaném prostředí. Při těchto podmínkách se chladivo ve výparníku odpařuje, mění svoje skupenství z kapaliny na plyn a skupenské teplo potřebné pro tuto změnu odebírá z vychlazovaného prostoru. Jakmile dojde k vychlazení na požadovanou teplotu, výparník dále odebírá a odvádí teplo vznikající vlivem tepelných ztrát, ale také teplo obsažené v hmotě vkládaného nového zboží, vnášené lidmi, ventilací, osvětlením apod. Vlastní proces vypařování tedy probíhá v trubkách (trubkové výparníky), teplo potřebné pro odpaření chladiva postupuje stěnou trubky, jak je vidět na (Obr. 7), to
18
znázorňuje odpařovací teplotu chladiva, tch teplotu ochlazovaného prostoru a Qo teplo odváděné vypařujícím se chladivem z ochlazované látky
Obr. 7 Směr toku tepla
Obr. 8 Směr toku tepla
při vypařování chladiva v trubce
při kondenzaci chladiva v trubce
zdroj [13]
zdroj [13]
Páry chladiva vznikající při odpařování se musí z výparníku odvádět, v opačném případě by se hromadily ve vnitřním prostoru výparníku a docházelo by ke zvyšování tlaku. S rostoucím tlakem nad hladinu vypařujícího se chladiva by rostla i odpařovací teplota a var chladiva by se zastavil v okamžiku, kdy by se teploty vyrovnaly, když by teplota vypařování to byla shodná s teplotou ochlazované látky tch. Pokud by došlo k tomuto okamžiku, ustalo by sdílení tepla a odebírání tepla vychlazované látce. Proto je výparník zapojen do okruhu s ostatními díly chladicího systému. Ty umožňují cirkulaci a opakované používání náplně chladiva v systému. Odvádění chladiva a udržování odpovídajícího tlaku ve výparníku, stejně tak jeho dopravu na změnu skupenství z plynného na kapalné a přepravu do dalších částí systému zajišťuje kompresor. Za kompresorem se nachází kondenzátor, kondenzační tlak musí být tak velký, aby jemu odpovídající kondenzační teplota byla vyšší, než je teplota okolního prostředí kondenzátoru. Pokud nastanou tyto podmínky, prostupuje kondenzační teplo stěnou kondenzátoru, z chladiva do okolního prostředí. Tento proces probíhá stejně jako vypařování ve výparníku, jen směr je opačný. Nejčastěji v trubkovém hadu, jak je vidět na (Obr. 8) teplota vnitřní stěny trubky se blíží, teplotě kondenzační tk a teplota vnějšího pláště teplotě okolního prostředí tp. Přes stěnu trubky kondenzátoru dochází ke sdílení tepla mezi kondenzujícím chladivem a prostředím v okolí. Dalším požadavkem na kondenzátor je plynulé odvádění kapalného chladiva, to většinou stéká do sběrače, který je další částí systému. Sběrač zajišťuje rezervu náplně chladiva, dokáže také pojmout 19
veškerou dávku chladiva v případě servisu. Okruh je uzavřen tím způsobem, že kapalné chladivo se zavádí zpět do výparníku. Nemůže sem ovšem proudit bez omezení, ale pouze takové množství, které je schopen kompresor ve formě par odsát. Proces, při kterém se snižuje tlak chladiva z tlaku kondenzačního na vypařovací, se nazývá expanzí. Přístroj, který současně zajišťuje regulaci množství i expanze kapalného chladiva před vstupem do výparníku se jmenuje expanzní ventil. Hlavními prvky kompresorového chladicího systému jsou tedy: Výparník Kompresor Kondenzátor Expanzní ventil Skutečný okruh obsahuje další prvky a zařízení: zajišťující bezpečný provoz zajišťující automatický provoz bez obsluhy signalizující provozní stav zlepšující vnitřní čistotu okruhu
3.2.4.2 Kompresorový parní chladicí systém s expanzní kapilárou Od systému s expanzním ventilem se liší v použití škrtícího orgánu, je jím expanzní kapilára (měděné potrubí s malým průřezem). U tohoto systému není sběrač kapalného chladiva (Obr. 9), ani žádný uzavírací člen. Proto musí být tento systém naplněn tak, aby v době běhu kompresoru omrzala celá teplosměnná plocha výparníku a po zastavení kompresoru mohlo dojít k vyrovnání tlaků na kondenzační a sací straně přes kapiláru tak, aby ve výparníku nemohlo zkondenzovat žádné chladivo. Proto jsou tyto systémy plněny přesnou dávkou. [13]
20
Obr. 9 Základní schéma kompresorového chladicího systému s expanzní kapilárou zdroj [13]
3.2.4.3 Absorpční systém kontinuálně pracující Tento chladicí systém (Obr. 10) je bez pohyblivých částí, pro svoji činnost využívá zákon o zachování směsi plynů v uzavřené nádobě, zákon o parciálních tlacích a zákon o míchání plynů (difůzi). Systém je naplněn čpavkem jako chladivem, vodou jako sorpční látkou a vodíkem.
Obr. 10 Absorpční chladicí systém zdroj [14] Zahříváme-li varník, uvolňují se páry čpavku. Ve vysušovači se odstraňuje z par voda. V kondenzátoru vytlačí páry vodíku a ochlazovány okolním prostředím kondenzují. Jakmile změní čpavek skupenství na kapalné, samovolně stéká do výparníku. Ve 21
výparníku se střetává s vodíkem, stoupajícím z absorbéru. Nyní dochází k uplatnění Daltonového zákona (parciálních tlaků) a difůze. Malá vrstvička čpavkových par nad kapalinou se mísí s plynným vodíkem a dochází k difůzi. Čpavkové páry ve směsi mají svůj parciální tlak nižší, než tlak celkový. Při obnovování vrstvičky dochází k vypařování a potřebné teplo je odebíráno výparníkem z vychlazovaného prostoru, zařízení chladí. Směs par čpavku a vodíku je těžší než čistý vodík a stéká samovolně přes plynový výměník do sběrače (zásobníku bohaté čpavkové vody). Zásobník je součástí kapalinového zásobníku a společně s termosifonem tvoří spojité nádoby. Termosifon společně s varníkem je vyhřívaný. Bohatou čpavkovou vodu dopravuje termosifon ze zásobníku do varníku. Chudá čpavková voda je těžší a klesá na dno varníku. Varník společně se vstupem do absorbéru tvoří také spojité nádoby. Chudá čpavková voda stéká absorbérem, kde se střetává se směsí čpavku a vodíku. Dochází k absorpci čpavku a vody. V horní části vystupuje z absorbéru čistý vodík a ten stoupá do výparníku. Pro lepší hospodárnost jsou v aparatuře ještě tepelné výměníky. Vyhřívání varníku je elektrické, nebo plynové. [14]
3.2.4.4 Chladicí systém plynový Tento systém pracuje s chladivem, většinou vzduchem, který nemění svoje skupenství a pro chlazení využívá pouze svoji měrnou tepelnou kapacitu. Aby byl systém efektivní, musí se tedy jednat o velké objemy vzduchu.
Obr. 11 Plynový chladicí systém zdroj [13]
22
Jak vidíme na (Obr. 11) plyn je nejprve stlačen kompresorem na tlak pv, díky tomu stoupne jeho entalpie a teplota. Stlačený plyn je ve vysokotlakém chladiči ochlazen a to vodou, nebo atmosférickým vzduchem, následně je zaveden do expanzního stroje (detandéru). Detandér je tímto stlačeným a ochlazeným vzduchem poháněn podobně jako parní stroj vodní párou. V detandéru tedy vykoná práci a dojde k poklesu tlaku, entalpie a teploty. Z detandéru je podchlazený plyn zaveden do vychlazovaného prostředí, tam dojde k odevzdání chladícího výkonu. Teplota plynu opět stoupne a ten je následně opět nasán kompresorem a děj se opakuje. Relativně velké objemové množství vzduchu pro dosažení uspokojivého chladícího výkonu, má za příčinu používání tohoto systému jen ve zvláštních případech, jako je klimatizace letadel, hlubinných dolů apod., kde toto velké množství je potřebné pro udržení tlaku v kabinách letadel, nebo pro větrání dolů. [13] 3.2.4.5 Proudový -ejektorový chladicí systém Je vhodný a použitelný tam, kde je třeba odsát velké množství par o nízkém tlaku. Z tohoto důvodu není příliš rozšířen, jeho schéma vidíme na (Obr. 12).
Obr. 12 Ejektorový chladicí systém zdroj [13] Do prostoru výparníku je rozprašována voda soustavou trysek. Ve výparníku se za pomoci parního ejektoru udržuje vakuum, voda v něm vře při teplotě odpovídající tomuto nízkému tlaku a na tuto teplotu se ochlazuje. Pára z ejektoru se současně s vypařenou vodou z výparníku zavádí do kondenzátoru chlazeného vodou, kde kondenzuje. Úbytek vody z výparníku (odpar) je doplňován z vodovodního řádu za pomoci plovákového ventilu. Ochlazená voda z výparníku se díky čerpadlu dopravuje 23
do chladičů umístěných ve vychlazovaných prostorech a ohřátá se vrací zpět do výparníku. Podstatu systému tvoří ejektor, pracuje na principu přeměny tlakové energie ostré vodní páry na energii kinetickou a naopak. K ejektoru se přivádí ostrá vodní pára o velkém tlaku, má tedy vysokou potenciální energii. Tryskou vstupuje do směšovací komory, konstrukce trysky je taková, že postupně mění energii potenciální v energii kinetickou, rychlost ostré páry se tedy při průchodu tryskou zvyšuje až nad rychlost zvuku. Tryska musí být konstruována tak, aby tlak ve směšovací komoře odpovídal teplotě varu vody, rozprašované ve výparníku (požadované teplotě vody). Vypařená voda z výparníku stoupá do směšovací komory a je strhávána do difuzoru. Teploty ve výparníku jsou kolem 10°C. Tlak odpovídající této teplotě je značně nízký. Směs páry a vypařené vody proto nelze vyfukovat do atmosféry přímo. Tlak směsi se musí zvýšit na hodnotu, aby kondenzace směsi probíhala po ochlazení na teplotu např. běžné užitkové vody. Tohoto zvýšení tlaku se dosáhne v difuzoru. Toto zařízení mění energii kinetickou zpět na potenciální tlakovou. V difuzoru se postupně snižuje rychlost směsi a roste její tlak. Jakmile dojde ke zvýšení tlaku, směs se zavádí do kondenzátoru, kde je ochlazována a kondenzuje. Kondenzát se může odvádět do odpadu, nebo k dalšímu použití. V některých případech se jeho část použije k doplnění stavu vody ve výparníku. [13] 3.2.4.6 Termoelektrický chladicí systém Využívá Peltierova efektu, princip termočlánku je vidět na (Obr. 13). Pokud jsou spolu spojeny vodivě dva vodiče z různých kovů a je-li každý z těchto spojů vystaven různým teplotám, vznikne mezi těmito spoji potenciální rozdíl (napětí), toto napětí je tím větší, čím je větší rozdíl teplot.
Obr. 13 Princip termoelektrického
Obr. 14 Baterie termočlánku
článku zdroj [13]
zdroj [14]
24
Termoelektrického efektu se pro účely chlazení používá tím způsobem, že do elektrického obvodu tvořeného dvojicí kovů výše popsaných vlastností zavede stejnosměrný proud o určitě intenzitě, ten odpovídá požadovanému rozdílu teplot mezi oběma spoji dvojice kovů, mezi teplým a studeným spojem. Výsledkem je snížení teploty jednoho spoje, na teplotu rovnající se teplotě studeného a na druhé straně stoupnutí teploty druhého spoje na teplotu teplého spoje. To znamená na hodnotu rozdílu teplot, který by dal vzniknout v tomto případě uměle vloženému potenciálnímu rozdílu. Chladící výkon jednoho článku je nepatrný, proto se články sdružují do baterií jak je vidět na (Obr. 14). Tohoto systému se hojně používá pro autochladničky, malé výrobníky ledu, chladiče pitné vody. [13], [14]
3.2.5
Komponenty chladících zařízení
3.2.5.1 Kompresory Jednou z vlastností plynů je stlačitelnost. Tuto schopnost využívá zařízení, které nazýváme kompresor. Obecně můžeme definovat kompresor jako zařízení, pro stlačování a dopravu plynů. [14] Podle způsobu, jakým se dosahuje stlačení nasávaných par chladiva, dělí se na:
25
Podle výrobního provedení: - Ucpávkové: dnes se již prakticky nevyrábějí (Obr. 15), jejich výhoda spočívala ve snadné opravitelnosti a každý kompresor bylo možné použít pro několik výkonů. Rozhodující nevýhodou byla prakticky ne vždy těsná ucpávka a následné úniky chladiva. [14]
Obr. 15 Ucpávkový kompresor zdroj [16] - Polohermetické: rotor elektromotoru je upevněn přímo na hřídeli kompresoru (Obr. 16), tím odpadá nevýhoda ztrát na jakémkoli převodu. Odpadá také nevýhoda ucpávky, ale zůstává výhoda snadné opravy (jednotlivé části kompresoru jsou spojeny rozebíratelnými spoji). Poslední nevýhodou je skutečnost že každý kompresor lze použít pouze pro jediný výkon. [14]
Obr. 16 Polohermetický kompresor zdroj [foto autora] - Hermetické: Od polohermotických se liší tím, že jejich plášť je svařen z ocelových plechů (Obr. 17). Kompresor je tedy možno rozebrat a opravit pouze na specializované dílně. Výhody a nevýhody jsou prakticky stejné, jako u polohermetických kompresorů. [14] 26
Obr. 17 Hermetický kompresor zdroj [foto autora]
3.2.5.1.1 Souproudý kompresor
Obr. 18 Souproudý kompresor zdroj [14] Souproudé kompresory (Obr. 18) se vyráběly jako ucpávkové, v současné době se s nimi již téměř nesetkáme. Charakteristické jsou tím, že páry chladiva jsou nejprve nasávány do klikové skříně. Při pohybu pístu směrem dolů dochází k proudění chladiva z prostoru pod pístem nad píst a to přes sací ventilek, ten je u všech souproudých kompresorů umístěn v pístu. Při pohybu pístu horním směrem dochází ke stlačení a přes výtlačný ventilek k dopravě chladiva dále do kondenzátoru. Výhoda těchto kompresorů spočívá ve velkém množství dopravovaného chladiva, nevýhoda v přímém styku s rozstřikovaným olejem ve skříni, takže okruhem prochází velké množství oleje a
27
zhoršuje se tím přestup tepla ve výměnících. Další nevýhodou je složitý píst s ventilovým mechanismem což mělo za následek složitější opravy. [14] 3.2.5.1.2 Protiproudý kompresor
Obr. 19 Protiproudý kompresor zdroj [14] Chladivo proudí přes ventilovou desku při pohybu pístu dolů, přímo do válce přes sací ventilek a vytlačováno je při pohybu pístu směrem nahoru přes výtlačný ventilek (Obr. 19). Směr proudění chladiva při nasávání je opačný než při výtlaku, odtud název protiproudý. U tohoto typu kompresoru nepřichází do přímého styku olej s parami chladiva, tuto výhodu vyvažuje nevýhoda v menším dopravovaném množství chladiva okruhem. Opravitelnost je snadná díky ventilové desce, obvykle stačí výměna. Toto uspořádání je u kompresorů velmi časté. [14] 3.2.5.1.3 Dvojčinné kompresory
Obr. 20 Dvojčinný kompresor zdroj [14] U těchto kompresorů na jeden válec a jednu otáčku hřídele připadají dvě sání a dva výtlaky (Obr. 20), z hlediska typu patří k nejstarším, vyráběly se pro klasická 28
chladiva převážně v ležatém provedení. Ve stojatém provedení byly vyráběny pro lodní chlazení. V současné době se s nimi můžeme setkat v chemickém průmyslu, v chlazení již nikoliv. [14]
3.2.5.1.4 Křídlové kompresory Ke stlačení chladiva dochází na základě rotačního pohybu pístu ve válci (Obr. 21). Píst nevykonává vratný pohyb, díky tomu odpadá klikový mechanismus. Principielně jsou jednodušší a umožňují přímé spojení hřídele kompresoru s elektromotorem. Vynikají vysokou hodnotou dopravní účinnosti, protože škodlivý prostor lze snížit na minimum. 2 a 4 křídlé kompresory musí mít ventilový mechanismus, u vícekřídlích jsou jednotlivé komůrky tak malé, že za pomoci rychlosti otáčení nemůže proniknout tlak z kondenzační strany do každé z nich, díky tomu je ventilový mechanismus zbytečný.[14]
Obr. 21 Křídlový kompresor zdroj [14] 3.2.5.1.5 Kompresory s valivým pístem Také u tohoto kompresoru musí být použit ventilový mechanismus, kámen oddělující nízkou a vysokotlakou stranu je obvykle přitlačován k rotujícímu pístu pružinou. Pro oba typy kompresorů platí, že těsnost křídel vůči válci, nebo těsnost kamene vůči rotujícímu pístu zajišťuje zvýšené množství oleje. Aby se olej nedostával do okruhu ve větším množství, je sání a výtlak řešen opačně než u kompresorů s vratným pohybem pístu. U kompresoru s rotačním pohybem pístu je sání přivedeno trubkou na ventilovou desku a výtlak do prostoru hermetického pláště, který tak slouží jako odlučovač oleje. Vytlačované páry chladiva jsou nejdříve částečně absorbovány do olejové lázně, takže
29
se do výtlačného potrubí dostávají později než u kompresoru s vratným pohybem pístu. Rozdíl je však prakticky nerozeznatelný. U kompresoru s vratným pohybem pístu je sání provedeno do prostoru hermetického pláště a z ventilové desky je výtlak proveden trubkou před plášť kompresoru do výtlačné části okruhu. [14]
3.2.5.1.6 Šroubové kompresory U šroubových kompresorů (Obr. 22) bývá obvodová rychlost rotoru troj až dvacetinásobná ve srovnání se střední pístovou rychlostí u pístových kompresorů s vratným pohybem pístu. Šroubové kompresory můžeme vidět v několika typech a to jako dvourotorové, jednorotorové, v mazací, případně bezmazné verzi. Používají se pro velké a velmi velké výkony. [12]
Obr. 22 Šroubový kompresor zdroj [12]
3.2.5.1.7 Spirálové kompresory (Scroll) Princip činnosti vidíme na (Obr. 23), pohyblivý rotor se odvaluje po pevném rotoru a směrem z obvodu do středu rotoru postupně stlačuje páry chladiva. Tyto kompresory jsou velmi náročné na přesnost a tudíž i na výrobu, oproti pístovým kompresorům mají nižší příkon, podstatně méně konstrukčních prvků, menší rozměry, nižší hladinu hluku. V dnešní době se používají zejména u klimatizací, tepelných čerpadel. [12]
30
Obr. 23 Princip spirálového kompresoru zdroj [12] 3.2.5.1.8 Turbokompresory Používají se pro velké chladící výkony v řádech MW. Turbokompresory se dělí na radiální (Obr. 24), axiální (Obr. 25) a diagonální, podle charakteru proudění par chladiva oběžným kolem. Stlačení par chladiva je důsledkem snížení rychlosti chladiva z oběžného kola v difuzoru kompresoru (pohybová energie se mění na tlakovou). Pro regulaci průtoku chladiva je ve vstupním hrdle rozváděcí kolo s natáčivými lopatkami (neotáčí se) různými polohami rozváděcích lopatek se řídí průtok v rozmezí 10-100% jmenovitého průtoku. Otáčky jsou závislé na průměru oběžného kola a požadovaném výkonu. [12]
31
Obr. 24 Radiální turbokompresor zdroj [12]
Obr. 25 Axiální turbokompresor zdroj [12] 3.2.5.2 Kondenzátory Kondenzátor je částí chladícího okruhu, která uskutečňuje skupenské změny kompresorem stlačených par chladiva na chladivo kapalné. Pří kondenzaci tedy dochází ke sdílení tepla mezi chladivem a okolním prostředím. Okolní prostředí může být: Vzduch Voda Směs vzduchu a vody 32
Vypařující se chladivo jiného chladícího okruhu Kondenzační teplo se může stlačeným párám chladiva odnímat jen v případě, že kondenzační teplota je vyšší než teplota okolního prostředí. Kompresor musí tedy páry chladiva stlačit z tlaku vypařovacího na tlak kondenzační, což je tlak odpovídající teplotě skupenské přeměny, ta musí být vyšší než teplota okolního prostředí. Pomocí kondenzátoru se odvádí teplo nejen z výparníku, ale i z kompresoru. Proto musí být kondenzátor dimenzován na větší tepelný výkon než výparník. [16] 3.2.5.2.1 Kondenzátory chlazené vzduchem Tento typ kondenzátorů převládá u chladících zařízení malých a středních výkonů (Obr. 26). Protože množství tepla odvedené trubkou kondenzátoru je závislé na ploše trubky na straně vzduchu, jsou většiny kondenzátorů opatřeny žebrováním pro zvětšení teplosměnné plochy. [16]
Obr. 26 Kondenzátor chlazený vzduchem s nucenou cirkulací zdroj [foto autora] 3.2.5.2.2 Kondenzátory chlazené vodou V některých případech se označují názvem průtočné, jako chladící médium se používá voda, nebo nemrznoucí kapalina. Pokud se ohřátá voda dále nevyužívá, musí se chladit odvodem tepla do okolí. K tomu se používají věže, nebo suché chladiče. [16]
3.2.5.3 Sběrač chladiva Rozdělují se na ležaté a stojaté (Obr. 27), výhodou ležatých je možnost namontování kompresoru na horní část a tak dojde k ušetření místa. Velikost sběrače v okruhu se volí 33
podle množství chladiva, zpravidla tak aby všechno chladivo z okruhu zabralo maximálně 80% kapacity sběrače. [16]
Obr. 27 Sběrač chladiva zdroj [foto autora] 3.2.5.4 Filtrdehydrátory Skládají se z obalu, náplně dehydratační látky a hrdel pro připojení do okruhu. Rozeznáváme provedení s volně sypanou náplní, s náplní ve formě bloků. Pro menší výkony se vyrábějí dehydrátory na jedno použití (Obr. 28), u větších výkonů jsou rozebíratelné, s náplní v podobě nad sebou umístěnými vložkami (Obr. 29). V současné době se používají dehydratační látky fungující na principu molekulových sít, jsou to uměle vytvořené struktury krystalických látek podobné přírodním zeolitům. Porézní struktura skládající se z malých komůrek, spojených s povrchem vstupními otvory průměru jen o málo větším než je průměr molekuly vody, ale menším než je velikost molekuly chladiva. V komůrce vznikají monomolekulární povlaky, pro regeneraci je třeba dosáhnou teploty 350°C. [12]
34
Obr. 28 Nerozebíratelný dehydrátor zdroj [foto autora]
Obr. 29 Vložky do dehydrátoru zdroj [12]
35
3.2.5.5 Průhledítka V zásadě mají průhledítka dvojí význam: V kapalinovém potrubí ukazuje stav chladiva, nejen co do množství, ale i obsah jeho vlhkosti. Průhledítko s indikátorem vlhkosti (Obr. 30) se umísťuje za filtrdehydrátor, oproti tomu průhledítko bez indikace vlhkosti se montuje co nejblíže rohovému ventilu před filtrdehydrátor. [16] Průhledítka na kompresoru, slouží pro kontrolu množství oleje a jeho kvality.
Obr. 30 Průhledítko s indikátorem vlhkosti zdroj [foto autora]
3.2.5.6 Expanzní ventily Expanzní ventily se někdy také označují jako škrtící ventily vstřikovací, jejich úkolem je vytvořit v okruhu tlakové rozhraní mezi vypařovacím a kondenzačním tlakem. Expanzní jsou proto, že umožňují expanzi kapalného chladiva, dále zajišťují, že do výparníku je přiváděno pouze takové množství expandovaného chladiva, které se ve výparníku odpaří. Díky tomu chrání kompresor před nasáváním kapalného chladiv, což by mělo za následek snížení dopravní účinnosti a zvýšené množství oleje vytlačovaného do výtlaku. [18]
36
3.2.5.6.1 Automatické expanzní ventily
Obr. 31 Závislost vypařovací teploty na teplotě vychlazovaného prostoru zdroj [19] Konstrukčně jsou podobné redukčnímu ventilu, to znamená, že udržují konstantní tlak (Obr. 31) na výstupní straně (lze nastavit) v případě chladícího okruhu konstantní tlak ve výparníku. Jelikož nedovolují využití plného chladícího výkonu zařízení v kompletním rozsahu teplot a tlaků, pro chladící zařízení se v dnešní době využívají jen zřídka. Nevýhodou je také nemožnost použití tohoto ventilu (Obr. 32) v okruhu s více paralelními výparníky s různými vypařovacími teplotami. Okruhy s tímto ventilem také není možné řídit presostaty. [14]
Obr. 32 Automatický expanzní ventil zdroj [12] (1-membrána, 2-odtlačný kolík jehly,3-jehla-kuželka, 4-regulační pružina, 5-regulační šroub, 6-pomocná pružina, 7-sedlo-tryska, pp-tlak pomocné pružiny, pa-atmosférický tlak, pr-tlak regulační pružiny) 37
Princip: V době klidu kompresoru je ventil zavřený, po rozběhu jsou páry chladiva odsávány z výparníku i z prostoru pod membránou ventilu, za určitý čas klesne tlak na takovou úroveň, že dojde k prohnutí membrány, přemožením tlaku regulační pružiny, ventil otevře. Do prostoru výparníku se tak dostává kapalné chladivo, které okamžitě expanduje, dochází tak ke zvýšení tlaku a ventil opět zavře. Kompresor však pracuje dál, takže dochází k opětovnému snížení tlaku, k otevření ventilu a nástřiku dalšího chladiva do výparníku. Výparník tak postupně omrzá, až do doby, než výparníkový termostat kompresor vypne. Po vypnutí dojde ještě několikrát k nástřiku, ale jakmile stoupne tlak na takovou úroveň, že regulační pružina trvale prohne membránu do původní polohy, ventil uzavře. Z funkce vyplívá, že tento ventil pracuje s konstantním sacím tlakem. Protože z počátku funkce kompresoru vzrůstá kondenzační tlak, pracuje kompresor v okruhu s automatickým ventilem s měnícím se kompresním poměrem (nevyužívá plně výkon kompresoru, potažmo výparníku). [14] 3.2.5.6.2 Expanzní ventily termostatické
Obr. 33 Závislost vypařovací teploty na teplotě tykavky zdroj [19] Na rozdíl od automatického expanzního ventilu nepracuje termostatický expanzní ventil (Obr. 33) s konstantním sacím tlakem, ale u termostatického ventilu se sací tlak postupně snižuje (Obr. 33). Je to způsobeno tím, že tykavka ventilu je umístěna na konci výparníku (Obr. 37), který je teplejší než na začátku. Tomuto rozdílu teplot říkáme přehřátí. Přehřátí je nastaveno výrobcem a nedoporučuje se jeho další seřizování. Obecně platí, že dobře pracující ventil zaplňuje vypařujícím se chladivem celý výparník tak, že námraza končí 10-15 cm za tykavkou. [14]
38
Princip: V době klidu kompresoru je ventil zavřený, po rozběhu kompresoru jsou páry chladiva odsávány z výparníku i z prostoru pod membránou ventilu. Při dosažení otevíracího sacího tlaku dojde k přemožení síly regulační pružiny a ventil otevře, do výparníku začíná proudit kapalné chladivo. Ve výparníku se sice zvyšuje tlak, ale zavření ventilu brání tlak v termočlánku. Ochlazováním konce výparníku a tykavky termočlánku dochází zákonitě ke snížení tlaku v termočlánku a ventil přivře. Tak dochází ke snížení sacího tlaku, ale ventilem proudí stále dostačující množství kapalného chladiva, aby za zmíněných podmínek omrzala stále celá teplosměnná plocha. Teplota konce výparníku opět klesá, ventil opět přivírá a toto se opakuje až do doby, kdy dojde k vypnutí kompresoru presostatem, nebo prostorovým termostatem. Po krátké chvíli musí ventil uzavřít průchod kapalného chladiva. Pokud technické podmínky neumožňují uzavření ventilu, nebo je možné předčasné otvírání, uzavírá se přívod kapalného chladiva k ventilu elektromagnetickým ventilem (Obr. 35). Termostatický expanzní ventil tedy pracuje úsporně, protože od začátku výparník pracuje celý, tedy s plným výkonem a kompresor pracuje také téměř s konstantním kompresním poměrem. Termostatický expanzní ventil s vnitřním vyrovnáním tlaku (Obr. 37) může pracovat s jedním výparníkem, pokud potřebujeme výparník výkonnější, nabízí se možnost spojit k sobě výparníků několik. Pokud by každý z nich byl nastřikován jedním ventilem, muselo by být společné sací potrubí až za tykavkami jednotlivých ventilů na koncích výparníků. Navíc se tak zákonitě zvyšuje nebezpečí poruch, cena a další možné problémy. U takto složitých výparníkových baterií můžeme vyjít z faktu, že bude značný rozdíl tlaků mezi začátkem a koncem výparníků. V těchto případech se proto používá termostatický expanzní ventil s vnějším vyrovnáním tlaku (Obr. 36), tento ventil je spojen s výparníkovou baterií rozdělovačem kapalného chladiva a tak je schopen všechny jednotlivé výparníky (sekce) zaplavit dostatečným množstvím chladiva. Umožňuje to úprava ventilu tak, že nízký tlak z konce výparníku je přiveden pod membránu (Obr. 38) a pomáhá tak maximálnímu otevření ventilu. [18]
39
Obr. 34 Termostatický expanzní ventil zdroj [12] (1-membrána, 2-odtlačný kolík jehly, 3-jehla-kuželka, 4-regulační pružina, 5-regulační šroub, 6-tykavka, 7-sedlo-tryska, pv-tlak náplně termočlánku, po-tlak ve výparníku, prtlak regulační pružiny)
Obr. 35 Magnetický ventil ventil zdroj [12]
40
Obr. 36 Termostatický expanzní ventil s vnějším vyrovnáním tlaku zdroj [12] (1-membrána, 2-odtlačný kolík jehly, 3-jehla-kuželka, 4-regulační pružina, 5-regulační šroub, 6-tykavka, 7-sedlo-tryska, 8-mezistěna, 9-ucpávka-těsnění kolíku, pa-tlak naplněné tykavky, po1-tlak na začátku výparníku, po2-tlak na konci výparníku, pr-tlak regulační pružiny)
Obr. 37 Termostatický expanzní ventil s vnitřním vyrovnáním tlaku (zapojení v okruhu) zdroj [12]
41
Obr. 38 Termostatický expanzní ventil s vnějším vyrovnáním tlaku (zapojení v okruhu) zdroj [12]
3.2.5.6.3 Termostatický expanzní ventil s omezením sacího tlaku
Obr. 39 Závislost vypařovací teploty na teplotě tykavky zdroj [19] Tento ventil se od běžných ventilů konstrukčně neliší, změněné funkce je dosaženo pouze úpravou náplně termočlánku, ventil pak funguje z počátku jako automatický a teprve po dosažení tlaku, na která je omezen začíná fungovat jako běžný termostatický (Obr. 39). Označuje se písmeny MOP. Používá se zejména u nízkoteplotních systémů a také u chlazení mléka, jelikož při chlazení je třeba odvést rychle velké množství tepla a toto teplo reprezentuje tak vysoký sací tlak, se kterým by se běžný kompresor nevyrovnal. [17] 42
3.2.5.7 Výparník Výparník je tepelný výměník, který umožňuje odnímat teplo chlazené látce, přičemž teplo odebrané z této látky přechází do chladiva, které se jeho pohlcováním vypařuje.
Chladicí výkon výparníku = ∙ ∙∆
[W]
k - součinitel prostupu tepla
[W ∙ m-2∙ K-1]
S - teplosměnná plocha výparníku
[m2]
∆tlog - střední logaritmický rozdíl teplot
[K]
(1)
Podle zaplavení teplosměnné plochy a regulace přívodu chladiva rozdělujeme výparníky na: Suché: Na výstupu z výparníku je suchá (často přehřátá) pára chladiva. Tím je umožněno její přímé vedení do sání kompresoru. V dnešní době nejpoužívanější. Polozaplavené: V dnešní době se již příliš nevyskytují, jako příklad mohu uvést výparník domácí absorpční chladničky. Zaplavené: Nástřik chladiva je řízen dle výšky hladiny chladiva, buď přímo ve výparníku, nebo v pomocné nádobě. Cirkulace chladiva z pomocné nádoby směrem k výparníku je zajištěna samostatným oběhovým čerpadlem, nebo samotíží v případech kdy je nádoba umístěna ve větší výšce než výparník. [18]
Výparníky chladí: Vzduch: V tomto případě jsou řešeny jako lamelové Vodu nebo jinou kapalinu: Jsou řešeny jako deskové, kotlové, s chladivem uvnitř trubek (suché), případně v mezitrubkovém prostoru (zaplavené). Zaplavené se používají zejména u čpavkových chladících zařízení v průmyslovém chlazení. Suché pak zejména pro střední a menší výkony. [17]
43
3.2.5.7.1 Lamelové výparníky
Obr. 40 Lamelový výparník zdroj [12]
Lamelové výparníky (Obr. 40) s přirozenou cirkulací vzduchu se používají jako podstropní, v dnešní době se s nimi setkáme spíše zřídka. Ve většině případů jsou používány lamelové výparníky s nucenou cirkulací, ta je zajištěna pomocí ventilátoru. V případech, kdy je teplota výparníku nižší než teplota rosného bodu chlazeného vzduchu, dochází k vysrážení vzdušné vlhkosti. Z tohoto důvodu je pod výparníkem umístěna vana na kondenzát, ten je odváděn samospádem, případně čerpadlem. Pokud je proudění vzduchu příliš rychlé, dochází ke strhávání kapek z teplosměnné plochy a stříkání vody z výparníku (často u klimatizací). Proto se za výparníkový blok umisťuje odlučovač kapek. V případech kdy je povrchová teplota výparníku podnulová, kapky vzdušné vlhkosti na výparníku namrzají. Což má za následek horší přestup tepla a následné zvýšení tlakových ztrát na vzduchu. Pro zajištění rovnoměrného přehřátí chladiva ve všech smyčkách se používají rozdělovače tlakové (Obr. 41), u nichž je rozdělení zajištěno tlakovou ztrátou neboli odporem proudění. Jako příklad mohu uvést Venturiho rozdělovač (Obr. 42a). V němž je průtok chladiva nejdříve urychlen zmenšeným průřezem, což vede ke smíchání směsi páry a kapaliny, následně je nastříknuto do kapilár vedoucích do výměníku. Tlakové ztráta se pohybuje v rozmezí 13 bary a musí se zohlednit při návrhu expanzního ventilu. Tlakového principu využívá také rozdělovač s clonkou (Obr. 42b), k rovnoměrnému promíchání směsi dochází pomocí vírů a turbulencí za vloženou clonkou. Počet výstupů z rozdělovačů, musí odpovídat počtu hadů ve výparníku, nelze také jednotlivé výstupy uzavřít. Vzdálenost expanzního ventilu a rozdělovače by měla být co nejmenší a potrubí by mělo být přímé, 44
bez směrových změn. Směrové změny mohou vést k separaci kapaliny a páry, tím omezují funkčnost rozdělovače. Pokud toto nejde realizovat, používá se rovný úsek před rozdělovačem o délce 7-10 násobku průměru potrubí. Dále nesmějí být mezi ventilem a rozdělovačem žádná zúžení (uzavírací ventily). Z důvodu tlakové ztráty se mohou používat jen termostatické expanzní ventily s vnějším vyrovnáním tlaku. Na beztlakovém principu pracují rozdělovače od firmy Küba (Obr. 42c). Rozdělovač tvoří nádobka, do které přivádíme páru a kapalinu ve směsi z expanzního ventilu. Tato směs se v nádobce rozdělí na kapalinu, ta se usadí dole, a páru, která vyplní horní prostor. Kapilární trubičky směřující do výparníku jsou děrované a procházejí přes kapalinový prostor do parního prostoru. Pára do kapilár vstupuje děrovaným obvodem, jímž je nasávána i kapalina. Tento rozdělovač zajišťuje rovnoměrné rozdělení chladiva i při nízkých tlakových ztrátách. [18]
Obr. 41 Rozdělovač s kapilárami zdroj [12]
Obr. 42 Rozdělovače : (a)-Venturiho, (b)-S clonkou, (c)-Kalk zdroj [12] 45
3.2.5.7.2 Deskové výparníky Nepoužívají se aparáty těsněné, ale pájené, celosvařované, nebo modulově svařované z důvodu hermetičnosti okruhu. Teplosměnnou plochu tvoří profilované desky, které vytvářejí průtočné prostory pro sdílení tepla a také rozdělovací a sběrací kanálky obou médií. Díky svarům jsou média rozdělována střídavě mezi desky (Obr. 43). Součinitele prostupu tepla a tlakové ztráty určuje tvar a hloubka prolisů desek. Desky mají nejčastěji obdélníkový tvar se zaoblenými rohy. Desky jsou skládány střídavě, sousední vždy otočeny o 180° vůči sobě. Desky jsou zpravidla z nerezové oceli, výhoda těchto výparníků spočívá v dobré kompaktnosti. [18]
Obr. 43 Dvoukruhový deskový výparník s oddělenými sekcemi chladiva zdroj [12] 3.2.5.7.3 Kotlové výparníky Slouží pro nepřímé chlazení (Obr. 44), jako teplonosná látka se používá voda, glykol, solanka. Kapalná teplonosná látka je pak pomocí čerpadla převáděna do chladičů, které jsou umístěny v místech potřeby chladu. [16]
Obr. 44 Klasické provedení kotlového výparníku zdroj [12] 46
3.2.5.8 Nízkotlaké spínače (presostaty) Jsou připojeny na sací stranu okruhu a nejčastěji se používají pro ovládání provozu okruhů s termostatickým expanzním ventilem. Mohou fungovat současně jako nízkotlaká ochrana (ochrana před stálým chodem kompresoru při úniku chladiva, nebo při úniku náplně termočlánku expanzního ventilu). Princip je zřejmý z (Obr. 45). Expanzní ventil omezuje množství expandovaného chladiva nastřikovaného do výparníku v závislosti na teplotě termočlánku, tedy na teplotě konce výparníku. Pří dobrém navržení výparníku, se teplota ve vychlazovaném prostředí mění, v závislosti na jeho teplotě. Těchto závislostí se využívá k řízení chladicích okruhů.
Obr. 45 Presostat s mžikovým vačkovým mechanizmem(1-řídící článek, 2-připojovací šroubení, 3-pákový převod, 4-vačkový mžikový mechanismus, 5-kontakty, 6-můstek kontaktů, 7-regulační pružina, 8-seřizovací šroub, 9-seřizovací knoflík, 10-šroub diference, 11-knoflík trvalého sepnutí nebo vypnutí, 12-připojovací svorkovnice) zdroj [12]
3.2.5.9 Vysokotlaké spínače (přetlakové jističe) Přetlakové jističe se používají v těch částech okruhu, kde hrozí zvýšení tlaku nad přípustnou hodnotu. Princip (Obr. 46) je shodný s nízkotlakým spínačem, jen s tím rozdílem, že vypíná zařízení při zvýšení tlaku na výtlačné straně okruhu nad nastavenou 47
hodnotu. Přetlakové jističe se musí použít u všech chladicích systémů s vodou chlazenými kondenzátory. Jejich použití je doporučeno i u zařízení s kondenzátory chlazenými vzduchem, které jsou umístěny na střechách objektů jako ochrana proti zanášení jejich teplosměnné plochy, případně při výpadku nucené cirkulace (ventilátoru). Ochranou před nedovolenou manipulací, jsou zpravidla vybaveny zajištěním nastavené hodnoty. Při automatickém vypnutí musí být uvedeny do provozu ručním restartem.
Obr. 46 Přetlakový jistič s mžikovým vačkovým mechanizmem(1-řídící článek, 2připojovací šroubení, 3-pákový převod, 4-vačkový mžikový mechanizmus, 5, 6kontakty, 7-knoflík nastavení diference, 8-regulační šroub, 9-regulační pružina, 10pouzdro přístroje, 11-víčko čtyřhranu, 12-svorkovnice) zdroj [12]
U zařízení, která musejí, nebo mají být osazena přetlakovým jističem, tak nízkotlakým presostatem, se užívá kombinace (Obr. 47) obou zařízení.
48
Obr. 47 Kombinace nízkotlakého a vysokotlakého presostatu, LP-presostat, HPpřetlakový jistič(1-vřeteno seřízení diference presostatu, 2-vřeteno seřizovacího šroubu presostatu, 3-vřeteno seřizovacího šroubu přetlakového jističe, 10, 11-šroubení, 12kontakty) zdroj [12] 3.2.6
Chladiva
Při změně jejich fyzikálních vlastností dochází k vypařování, či kondenzaci. Tyto termodynamické změny umožňují funkci chladicího systému. [9]
Požadavky na chladiva: Přiměřené tlaky: Sací tlak by měl být vždy vyšší než je tlak okolí z důvodu možného nasátí okolního prostředí do okruhu při netěsnosti. Ekologičnost: Chladivo by nemělo ohrožovat životní prostředí (rozklad ozónové vrstvy, skleníkový efekt). Bez zápachovost Nehořlavost, nevýbušnost Nejedovatost Chemická čistota a stabilita
3.2.6.1 Klasická chladiva [9] SO2 (oxid siřičitý): Jedná se o chladivo minulosti, používalo se u prvních, zcela hermetických zařízení, jako jediné chladivo bylo samomazné. 49
CO2 (oxid uhličitý): Sublimuje při -78,5°C. V současné době se používá ve formě suchého ledu, ale také jako chladivo do druhého okruhu kaskádního chladicího systému. CH3Cl (metylchlorid): Patří mezi chladiva minulosti, které se přestalo vyrábět v roce 1965. (bod varu -24°C) NH3 (čpavek): Jedná se o ekologické chladivo, v přírodě se vyskytuje jako přirozená látka, vzniká jako vedlejší látka při výrobě železa. V oblasti domácího chlazení se jedná o nezastupitelné chladivo pro absorpční chladničky, jinak je čpavek používán hlavně v oblasti velkých výkonů. Na stavbu okruhů se používá pouze ocel. Barevné kovy se čpavkem chemicky reagují za vzniku kyseliny. 3.2.6.2 Halogenderiváty uhlovodíků (freony) [9] Tyto chladiva vznikají přidáním atomů chlóru, fluoru, případně bromu do molekuly přírodního uhlovodíku. Chladiva mají velmi dobré termodynamické vlastnosti, také jsou nejedovatá, nevýbušná a nehořlavá. První a nejstarší skupinou jsou chlorované uhlovodíky (CFC), na trh byly dodány v roce 1928, nesly obchodní název freony, jednalo se o chladiva: R 11: V dnešní době je již chladivo zakázané, bylo hojně používáno nejen v chladicí technice, ale zejména v elektrotechnice jako čistidlo při výrobě elektronických a mikroelektronických součástek, dále také jako nadouvadlo pro izolační hmoty. V chladicí technice se R11 používalo hlavně na čištění chladicích okruhů po spálení vestavěného elektromotoru. Pro svou vysokou vypařovací teplotu (+24°C) se používalo také do prvních elektronických detektorů úniku CH 10 z USA. R 12: Z technického pohledu se jedná o ideální chladivo, bohužel nevyhovuje ekologickým požadavkům. Současní výrobci se snaží vyrobit náhradní chladivo, které by se vlastnostmi co nejvíce přiblížilo tomuto freonu. V roce 1933 se na trhu objevil nejvýznamnější zástupce freonů chladivo: R 22: Jedná se o vysokotlaké chladivo, odpařovací teplota (-41°C). Používalo se v klimatizacích i nízkoteplotních zařízeních. V druhém případě je třeba si uvědomit, že při nízkých teplotách hraničících s -50°C se přestávalo mísit s oleji. Toto chladivo patří do skupiny chladiv HCFC po dobu 50 let se používalo s vědomím, že se jedná o ideální chladivo, až s rozvojem kosmonautiky byla objevena ozonová díra. 50
Působením světla dochází v atmosféře k fotolýze CFC chladiv na různé látky. Fotolýzou vzniká volný chlor, který svým katalytickým účinkem odbourává ozon. Pod ekologickým tlakem byla na trh v roce 1992-1993 uvedena chladiva HFC. Nejvýznamnějším zástupce této skupiny je chladivo:
R 134a: Toto chladivo se obecně považuje za náhradu chladiva R 12, odpovídá mu odpařovací teplota -26,3°C, setkáme se s ním u domácích chladniček a chladicích systémů středního výkonu. Tato nepříjemná vědecká poznání měla za následek vypracování protokolu UNEP orgány OSN. Tento protokol stanovil snížení výroby CFC látek ve třech krocích, byl podepsán v roce 1987 v kanadském Montrealu (Montrealský protokol). V pozdějším období byl tento protokol upřesněn a upraven, tato upravená verze byla přijata na zasedání v japonském Kjótu (Kjótský protokol). Při hodnocení vlivu chladiva na životní prostředí se berou v potaz tři základní kritéria: GWP (Global Warming Potential)-označuje potenciál globálního oteplování ODP (Ozon Depletion Potential)-potenciál napadení ozonové vrstvy TEWI (Total Equivalent Warming Impact-celkový vliv na ohřev atmosféry
3.2.6.3 Chladiva zeotropická a azeotropická [12] Zeotropickou směs tvoří dvě, nejčastěji však tři složky. Její typickou vlastností je, že se neustále chová jako směs dvou a více složek, které se dají pomocí technického procesu rozdělit. V chladicím okruhu se při práci nejprve odpaří těkavější složka a jako poslední složka s nejvyšší odpařovací teplotou. Z tohoto důvodu nám ručička manometru při sledování sacího tlaku kolísá. Toto kolísání označujeme jako rozptyl vypařovací teploty, nejvyšší je u chladiva R407C a to 7 K. Zeotropická chladiva nesou mezinárodní označení R4xxx (např. R410A, R422D atd.). Při plnění do okruhu se musí plnit vždy v kapalném stavu. Při úniku je třeba vyměnit celou náplň chladiva. Azeotropickou směs tvoří vždy dvě složky. Směs se chová jako čisté, jednosložkové chladivo, jeho vypařovací teplota nemá rozptyl, nedá se běžnými technickými prostředky rozdělit na původní směsy. Mezinárodně se označují R5xxx (např. R507, R508). Do okruhu se plní ve formě kapaliny i páry, pokud dojde k úniku, může se do okruhu toto chladivo bez problémů doplnit.
51
3.2.6.4 Chladiva budoucnosti [12] Do budoucna lze počítat s velkým tlakem na ekologičnost chladiv. Proto se používání halogenovaných uhlovodíků časem sníží. Přírodní chladiva jsou omezena nevhodnými vlastnostmi např. u čpavku, je to jeho jedovatost a výbušnost, u propanu jeho vysoká hořlavost a výbušnost. V roce 2009 vyrobila firma Honeywell nové chladivo na bázi polyoleofinů, nese název HFO 1234yf, má podobné termodynamické vlastnosti jako chladivo R134a a nemělo by mít žádný vliv na životní prostředí, k dnešnímu dni ještě nemá přiděleno mezinárodní označení Rxxx. Toto chladivo by se mělo stát základem pro budoucí generace chladiv.
3.2.6.5 Seznam nejčastěji používaných chladiv od roku 1990 až 2012 R11
CFC-rozsah klimatizační, od r. 1994 zakázáno
R12
CFC-chladicí rozsah, od r. 1994 zakázáno
R13B CFC-nízkoteplotní rozsah, od r. 1994 zakázáno R502 CFC-mrazírenský rozsah, od r. 1994 zakázáno R22
HCFC-chladicí, klimatizační rozsah, zakázané od r. 2010
R23
HCFC-nízkoteplotní rozsah, používá se, náhrada za R13B
R134a HFC-chladicí rozsah, používá se, náhrada chladiva R12 R404A HFC-mrazírenský rozsah, používá se, náhrada za R502 R407C HFC-chladicí a klimatizační rozsah, užívá se, náhrada za R22 R410A HFC-klimatizační rozsah, používá se, náhrada za R22 R507 HFC-mrazírenský rozsah, používá se, náhrada za R502 R207-propan, používá se v průmyslu R600a-isobutan, domácí chlazení, používá se, náhrada za R134a R717-čpavek, používá se v průmyslu R744-kysličník uhličitý, používá se, chlazení v supermarketech R1150-etylen, používá se v chemickém průmyslu R1270-propylen, používá se v chemickém průmyslu R718-voda, pouze u absorpčních chladicích systémů
52
3.2.7
Oleje
Oleje používané v chladicí technice plní několik úkolů: Tvoří olejové těsnění mezi sací a výtlačnou částí kompresoru (ventilová deska) Chladí ložiska soustrojí a odvádí teplo od místa vzniku k vnějšímu plášti kompresoru Tlumí vibrace a hluk vznikající při chodu zařízení Mažou kluzné plochy kompresoru Zásadním požadavkem na oleje je jejich dobrá mísitelnost s chladivem, v opačném případě dochází k usazování oleje ve výparníku a následkem toho je zhoršení přestupu tepla. Další podmínkou je mazací schopnost a stabilita v širokém spektru teplot, ve výparníku -30°C, ve výtlaku kompresoru 170°C. V chladicí technice se používají oleje minerální, polosyntetické, syntetické a esterové. [14] Minerální oleje: Patří mezi nejstarší druh olejů používaných v chladírenství, vyrábí se z jakostní ropy. S minerálním olejem pracují zejména chladiva: čpavek, isobutan, propylen. Jejich hlavním znakem je malá pohltivost vody, proto je v okruhu s tímto olejem kladen velký důraz na filtrdehydrátor. Polosyntetické oleje: Používaly se zejména pro chladivo R22, důvodem proč se používaly, byla provozní oblast, kdy se minerální olej nemísil s chladivem R22. Tyto oleje jsou stabilní a mají dobrou mísitelnost s chladivy i při nízkých teplotách. Syntetické oleje: Jsou vyrobeny chemickým postupem. Použití těchto olejů je univerzální, setkáme se s nimi jak u přírodních chladiv, tak u freonů a jejich náhrad. Polyolesterové oleje: Mají vynikající mísitelnost s HFC chladivy, dobrou stabilitu a nepohlcují příliš vzdušnou vlhkost, v dnešní době jsou tyto oleje v chladicí technice nejpoužívanější.
3.2.8
Potrubí v chladicí technice
Nejčastěji se používají měděné bezešvé trubky dehydrované. U některých staveb se můžeme setkat i s potrubím z nerez oceli. Ocelové, černé trubky se používají zejména u čpavkových okruhů, ale také u zařízení v domácnostech, hliníkové potrubí se vyskytuje jen zřídka. [18]
53
3.2.8.1 Spojování potrubí Rozebíratelné spojování: Závitové spojení-pomocí tvarových spojek a převlečných matic. Konce trubek se roztahují speciálním přípravkem (Obr. 48). U nás se nejčastěji používá metrický závit se stoupáním 1,5 mm. [18]
Obr. 48 Pertlovačka zdroj [12] Přírubové spoje-příruby se pomocí šroubů montují na kompresor, kondenzátor, zpravidla u zařízení větších výkonů. Potrubí se k přírubám pájí natvrdo. Přírubový spoj se těsní pomocí měděných kroužků (nutno dobře vyžíhat). K přírubám na kompresor se obvykle montují pružné spojky z důvodu vibrací. [18]
Nerozebíratelné spojování: Pájené spoje-nejčastěji se pájí natvrdo (Obr. 49) stříbrnou pájkou s tavidlem, zdrojem tepla je plamen tvořený acetylénem a kyslíkem. Pájení na měkko (cínem) se nedoporučuje. [18]
Obr. 49 Pájení natvrdo zdroj [12] 54
Spoje Lok ring-jedná se o lepený tlakový spoj. Výhodou je, že na vytvoření spoje není třeba tepelný zdroj (Obr. 50), proto je vhodný při servisu v domácnostech, nevýhodou je cena spoje. [18]
Obr. 50 Lok ring zdroj [12] Lepené spoje-s lepenými spoji se v chladicí technice můžeme setkat jen zřídka.
3.3 Systémy chlazení mléka Rozdělujeme na dva základní druhy a to chlazení přímé a nepřímé (Obr. 51). U chlazení přímého se mléko dostává do kontaktu s výparníkem, tento systém musí mít velký výkon, aby dokázal odčerpat co nejrychleji teplo obsažené v mléku, u systému s chlazením nepřímým, je pomocí výparníku odčerpánu teplo z vody, se kterou se následně chladí mléko, výhodou je možnost akumulace chladu ve formě ledu v době, kdy se mléko nedojí (zařízení nemusí být dimenzováno na tak velký výkon, jako v případě přímého chlazení).
Obr. 51 Chlazení přímé a nepřímé. 1-vnější izolovaná stěna chladícího zařízení, 2výparník, 3-mléko, 4-stěna mléčné nádrže, 5-voda zdroj [20]
55
3.3.1
Chlazení mléka v konvích
Obr. 52 Mléčná konev zdroj [24] Mléko se dá chladit v konvích (Obr. 52) několika způsoby, jako první bych uvedl princip zchlazení pomocí ledové vody, která skrápí povrch konví. Zchlazená voda se pomocí oběhového čerpadla čerpá do děrovaných límců z gumové hadice, které se nasazují na hrdla konví. Voda stéká po vnějším plášti konví a tím mléko ochlazuje, samospádem stéká oteplená zpět do nádrže, kde je ochlazována výparníkem. Dalším technickým řešením chlazení mléka v konvích je ponoření konví do nádrže s ledovou vodou (Obr. 53). Voda je ochlazována ponorným výparníkem, k výparníku patřící kondenzační jednotka je umístěna v kompaktním celku s nádrží, nebo v její blízkosti. Cirkulaci ledové vody kolem konví zajišťuje míchadlo. Třetím způsobem chlazení mléka v konvích je systém s výparníkem namontovaným přímo na přenosném víku konve (Obr. 54). Chlazení mléka v konvích je velmi neekonomické (je třeba mít velké množství konví) a používá se spíše v malých chovech s nižší produkcí mléka. [20]
Obr. 53 Chlazení v konvích (nepřímé). 1-konev, 2-výparník, 3-chladící bazén, 4vrtulové míchadlo, 5-přepážka zdroj [20]
56
Obr. 54 Chlazení v konvích (přímé). 2-výparník, 4-vrtulové míchadlo, 6-hnací jednotka míchadla, 7-hadice od KCHJ, 8-čidlo termostatu zdroj [20]
3.3.2
Chlazení mléka ve sběrných nádržích
Obr. 55 Sběrná nádrž na chlazení mléka s přímým chlazením a ponorným výparníkem zdroj [24]
Nádrže používající k chlazení ledovou vodu: pomocí zabudovaného ponorného výparníku (Obr. 56) se vychlazuje voda ve spodní partii mezipláště, pomocí čerpadla je vháněna do skrápěcího systému, který skrápí stěny vlastní skladovací nádrže. Pro vykrytí maximálního zatížení je zařízení sestaveno tak, že může využívat akumulace chladu ve formě ledu na povrchu výparníku. Tloušťka ledu je regulována termostatem. Díky zabudovanému míchadlu nedochází k oddělování smetanové vrstvy na hladině skladovaného mléka. Kondenzační jednotka je umístěna mimo sběrnou nádrž. [20]
57
Nádrže s chlazením přímým: výparník je umístěn ve spodní části nádrže a tvoří ho kanálkový systém, popřípadě se používá výparník ponorný (Obr. 56). Kondenzační jednotka je umístěna mimo zařízení (Obr. 55).
Obr. 56 Chlazení mléka ve sběrných nádržích. 1-mléčný prostor, 2-víko, 3-míchadlo, 4vnější plášť, 5-izolace, 6-vodní prostor, 7-čidlo termostatu, 8-akumulátor chladu, 9výparník, 10-pohon míchadla zdroj [20]
3.3.3
Chlazení mléka pomocí průtokových chladičů
Obr. 57 Deskový chladič zdroj [24] Tento způsob chlazení mléka je velmi výkonný, proto se s ním setkáváme při chlazení mléka o velkých objemech. Jeho funkce je složitější, zejména z důvodu většího množství technických částí. Nadojené mléko se shromažďuje v zásobníku (Obr. 58),
58
jakmile hladina vystoupí na požadovanou úroveň, sepne čerpadlo a teplé mléko je vháněno do průtočného chladiče (Obr. 57), z druhé strany proudí vychlazená voda, která se po odebrání tepelné energie z mléka vrací zpět do chladicího zásobníku, vyhlazené mléko proudí do zásobníku zchlazeného mléka. Problematika chlazení mléka pomocí průtokových chladičů bude podrobně probrána v praktické části této práce. [20]
Obr. 58 Schéma chlazení průtočným chladičem. 1-mléčné potrubí, 2-přerušovač podtlaku, 3-KCHJ, 4-akumulátor chladu, 5-čerpadlo mléka, 6-vyrovnávací nádrž, 7průtočný chladič, 8-úchovná nádrž, 9-čerpadlo ledové vody zdroj [20]
4
MATERIÁL A METODIKA MĚŘENÍ
Praktická část měření deskového chladiče proběhla ve dvou částech, první část byla uskutečněna v laboratořích Živočišné výroby a Mechaniky tekutin na Mendelově univerzitě v Brně, druhá část pak v přímém provozu ve spolupráci s Hospodářským obchodním družstvem Jabloňov - Ruda.
4.1 Laboratorní měření 4.1.1
Popis měřícího zařízení
Schéma zapojení deskového chladiče pro potřeby měření vidíme na Obr. 59. Do zásobníku s chladicí kapalinou byla napuštěna voda z vodovodního řádu o teplotě 13°C, do zásobníku, který simuloval nadojené mléko pak voda o teplotě 35°C. Současně došlo k sepnutí čerpadel na 30 s. Kapaliny vstoupily do deskového chladiče, kde došlo k přenosu tepelné energie mezi oběma médii. Na výstupním potrubí byly dva zásobníky na jímání vytékající tekutiny, kde dále proběhlo měření teploty a objemu. Průtok se reguloval jak na straně chladicí kapaliny (Tab. 4, 5, Obr. 63), tak na straně chlazené kapaliny (Tab. 2, 3, Obr. 62) pomocí škrtícího ventilu (šoupátka pro přesnější regulaci). 59
Obr. 59 Schéma měření v laboratoři zdroj [autor] 4.1.2
Materiál a věcné prostředky pro měření
Cílem tohoto měření bylo zjistit parametry deskového průtokového chladiče v závislosti na průtoku chladicí a chlazené kapaliny. Pro měření byly použity tyto přístroje a pomůcky: Čerpadla na chlazenou a chladicí vodu Výrobce: AL-KO Typ: DRAIN 8001 Příkon: 550 W Výkonnost: 10 000 l/h
Deskový průtokový chladič (protiproudy) Výrobce: SAC Nederland B.V. Provedení: Nerez Typ: 42 Teplosměnná plocha: 2,1m2 (Obr. 52)
Čtyři nádoby Objem: 150 l Kalibrovaný odměrný válec Objem: 1 l Elektronický teploměr TESTO 922 Počet vstupů: 2 Rozlišení: 0,1 °C 60
Teplotní rozmezí: -50 až +1000°C Rozměry d x š x v: 190 x 57 x 42mm Spojovací potrubí Gumové hadice o průměru: 25 mm Škrtící ventil Šoupě pro plynulou regulaci Stopky Výrobce: JVD Typ: VST31 Přesnost: 1/1000 sekundy
4.1.3
Metodika vyhodnocení
Pro jednotlivé regulované průtoky se měření opakovalo pětkrát, v tabulkách jsou data vypočítána pomocí aritmetického průměru z naměřených hodnot.
Aritmetický průměr ̅=
∑
(2)
xi - jednotlivé hodnoty n - počet hodnot
Objem měřený v litrech, byl následně převeden na jednotku hmotnosti, tak aby mohlo být dopočítáno množství odvedeného, přivedeného tepla Q a teplotní součinitel K.
Množství tepla =
∙ ∙
−
[J]
(3)
m - hmotnost látky
[kg]
c - měrná tepelná kapacita
[J kg-1 K-1]
t2 - konocová
[K]
t1 - počáteční teplota
[K]
61
Obr. 60 Schéma protiproudého výměníku zdroj [22] Součinitel prostupu tepla =
!"# $"%& '$!"#& $"% ' ()*!"# $"%& '+
(4)
!"#& $"% '
Q - množství tepla
[J]
A - plocha
[m2]
tAi - teplota vstupní chlazené kapaliny
[K]
tAe - teplota výstupní chlazené kapaliny [K] tBe - teplota vstupní chladicí kapaliny
[K]
tBi - teplota výstupní chladicí kapaliny
[K]
4.1.4
Výsledky
Z grafů (Obr. 62, 63) je zřejmé, že se snižujícím se průtokem, roste množství převedeného tepla na hmotnostní jednotku. Také došlo k zvláštnímu jevu a to, že se zvyšujícím se průtokem na škrcené straně, roste průtok na straně bez škrtícího ventilu. Tento jev je zřejmě způsoben zvýšeným tlakem při škrcení a tím pádem zvýšení průřezu kanálků v chladiči, které snižují průřez sousedících kanálků s neškrcenou tekutinou. Se snižujícím se tlakem, klesá i tlak vnějších stěn působících na sousední kanálky a díky tomu průtok roste. Této vlastnosti chladiče by se dalo využít i v praxi, kdy by se pomocí regulátoru tlaku na jedné straně, dal regulovat průtok na straně druhé a naopak.
Obr. 61 Deskový chladič v řezu zdroj [22] 62
Tab. 2 Změna parametrů chladicí vody při průchodu chladičem (režim škrcení chlazené vody) zdroj [autor] T1 [°C]
T2 [°C]
m [kg]
Q [J]
i [J.kg-1]
P [W]
420884,37
K [W.m-2.K-1]
13,00
17,40
22,88
14029,48 18392,00
969,364427
13,00
23,67
23,15 1032664,45
34422,15 44600,60 2805,235877
13,00
28,97
23,95 1598906,18
53296,87 66754,60 4265,713055
13,00
30,30
24,15 1746498,80
58216,63 72314,00 4584,337830
13,00
30,27
26,65 1923580,75
64119,36 72188,60 4818,951064
Tab. 3 Změna parametrů chlazené vody při průtoku chladičem (režim škrcení chlazené vody) zdroj [autor] T1 [°C]
T2 [°C]
m [kg]
Q [J]
i [J.kg-1]
P [W]
K [W.m-2.K-1]
35,00
14,77
4,59
388204,48
12940,15 84561,40
894,097377
35,00
15,50
11,51
937927,42
31264,25 81510,00
2547,88246
35,00
18,87
23,98 1616941,24
53898,04 67423,40
4313,82869
35,00
20,63
31,07 1866131,11
62204,37 60066,60
4898,35746
35,00
21,27
35,03 2010409,26
67013,64 57391,40
5036,4737
90000,00 80000,00
2
1
4
70000,00
5
3
3
i [J.kg-1]
60000,00
4
5
50000,00 2
40000,00
Chlazená voda Chladicí voda
30000,00 20000,00
1
10000,00 0,00 0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
m [kg]
Obr. 62 Graf závislosti změny entalpie chladicí a chlazené kapaliny na průtoku zdroj [autor]
63
Tab. 4 Změna parametrů chlazené vody při průchodu chladičem (režim škrcení chladicí vody) zdroj [autor] T1 [°C]
T2 [°C]
m [kg]
Q [J]
i [J.kg-1]
P [W]
K [W.m-2.K-1]
35,00
30,03
24,75
513826,50 17127,55 20760,67 1402,484276
35,00
26,70
24,68
856247,92 28541,60 34694,00 2332,872743
35,00
20,17
24,98 1548843,27 51628,11 62003,33 3962,145079
35,00
18,47
24,88 1719440,21 57314,67 69109,33 4411,734680
35,00
17,73
27,28 1968924,91 65630,83 72174,67 4964,923633
Tab. 5 Změna parametrů chladicí vody při průtoku chladičem (režim škrcení chladicí vody) zdroj [autor] T1 [°C]
T2 [°C]
m [kg]
Q [J]
i [J.kg-1]
P [W]
K [W.m-2.K-1]
13,00
33,90
5,86
511941,32 17064,71 87362,00 1397,338697
13,00
33,23
9,85
833067,03 27768,90 84575,33 2269,715733
13,00
29,67
21,52 1499226,67 49974,22 69666,67 3835,219282
13,00
28,03
27,67 1738764,35 57958,81 62839,33 4461,316502
13,00
26,83
35,23 2037116,03 67903,87 57823,33 5136,877239
100000,00 90000,00
1
80000,00
2
i [J.kg-1]
70000,00
3
4
5 4
60000,00
3
5
50000,00
Chlazená voda
40000,00
Chladicí voda
2
30000,00
1
20000,00 10000,00 0,00 0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
m [kg]
Obr. 63 Graf závislosti změny entalpie chladicí a chlazené kapaliny na průtoku zdroj [autor]
64
4.2 Měření v provozu 4.2.1
Měření v Hospodářském obchodním družstvu Jabloňov - Ruda
V obci Jabloňov u Velkého Meziříčí hospodařili pouze soukromí zemědělci do roku 1951, v následujícím roce vzniklo Jednotné zemědělské družstvo Jabloňov (dále JZD) na
základě
rozhodnutí
Okresního
národního
výboru
Komunistické
strany
Československa do něj měli zákaz vstoupit místní zemědělci hospodařící na výměře větší 20 ha. V roce 1954 družstvo obdělávalo přes 110 ha půdy a v plynoucích letech se tato rozloha zvětšovala v závislosti na rostoucím počtu členů. Od roku 1962 mělo JZD již 585 ha a zaměstnávalo 107 pracovníků, počet členů byl 123. Tento příznivý trend se projevil zejména v nákupu nové techniky a stavbě nových budov (kravín, teletník, drůbežárna, senážní věž). V letech 1973 - 1978 proběhlo sloučení s okolními JZD (Dolní Heřmanice - Petráveč, Lhotky - Březejc, Oslavice - Baliny). Nově vzniklý subjekt v roce 1981 nesl jméno JZD Dukla Dolní Heřmanice, jeho činnost je známa do roku 1993. Po dokončení výstavby dálnice D 1 v 70. letech minulého století, odprodala stavební firma JZD stavební dvůr a buňky pro ubytování dělníků, tyto buňky jsou ještě dnes funkční a tvoří zázemí pro vedení a administrativu. Rozmach JZD v 80. letech minulého století se projevil zejména ve stavbě nového seníku, kůlny na slámu a bytového domu pro zaměstnance a jejich rodiny. Po sametové revoluci v roce 1989 proběhly velké změny. Těm, kteří chtěli hospodařit samostatně, byly uznány restituční nároky, JZD se zadlužilo a ocitlo se na pokraji své existence. Zánik následoval v roce 1993. 1.7 1993 (Příloha 1) tak vzniká Hospodářské obchodní družstvo Jabloňov - Ruda (dále jen HOD), tvořené občany vystoupivších z JZD Dukla Dolní Heřmanice. Počáteční stav majetku byl odhadnut na 18 375 000 Kč, k loňskému roku vzrostl na 31 mil. Kč. HOD se zaměřuje především na rostlinnou a živočišnou výrobu (Příloha 2, 4), opravárenství strojů (Příloha 3), zemědělské práce a pronájem prostor. Hospodaří na ploše přes 640 ha, pěstované plodiny tvoří především kukuřice, řepka, pšenice, žito, ječmen. Živočišná výroba se specializuje zejména (Příloha 5) na produkci mléka (140 dojnic), výkrm býků a prasat. [21]
65
4.2.2
Popis měřícího zařízení
Schéma zapojení deskového chladiče do procesu chlazení mléka je zřejmé z Obr. 64. Při nadojení mléka do sběrné nádoby, sepne čerpadlo na mléko (po překročení nastavené výšky hladiny), teplé mléko proudí přes filtr a deskový chladič do chlazeného tanku na mléko. Ve chvíli, kdy dojde ke spuštění mléčného čerpadla, spíná i magnetický ventil, který je připojený k vodovodnímu řádu. Tato chladná voda proudí přes ventil do chladiče a odebírá tepelnou energii mléku, přes sdílenou plochu v chladiči. Po průchodu chladičem se dostává do zásobníku a čeká na další využití (napájení zvířat, mytí podlah apod.)
Obr. 64 Schéma zapojení deskového chladiče v provozu zdroj [autor]
4.2.2.1 Chladicí zařízení Chladicí zařízení je složeno z agregátu Maneurop (Obr. 65) který je osazen pístovým hermetickým kompresorem (Obr. 66), ten je poháněn třífázovým asynchronním elektromotorem s kotvou nakrátko (stator má tvar dutého válce složeného z plechů vzájemně izolovaných lakem, v drážkách po obvodu statoru je umístěno trojí vinutí z izolovaných měděných vodičů, kterými protéká třífázový proud, rotor motoru je složen 66
ze stejných plechů jako stator a má tvar plného válce, na jeho povrchu jsou drážky, do nichž jsou vloženy neizolované vodivé tyče, spojené na koncích měděnými kruhy), dále je zařízení osazeno sběračem kapalného chladiva, kombinovaným nízkotlakým a vysokotlakým presostatem, kondenzátorem s dvojicí ventilátorů pro nucenou cirkulaci vzduchu. S agregátem je spojen pomocí tvrdých měděných trubek - termostatický expanzní ventil s vnějším vyrovnáním tlaku, rozdělovač s clonkou, výparník. Spoje jsou pájené (směsí acetylénu a kyslíku) natvrdo pomocí Ag pájky. Náplní je chladivo (5 kg) R 407 c (23% difluormethan, 25% pentafluorethan, 52% tetrafuorethan) bod varu 43,9°C. Rozběh agregátu je řešen pomocí přepínače hvězda/trojúhelník. Zdrojem je střídavý proud (AC) s frekvencí 50 Hz, napětí 400 V. Chladicí zařízení si v čase před dojením vytvoří zásobu ledu (Obr. 67), která v průběhu dojení postupně taje. Zařízení tedy pracuje v režimu chlazení nepřímé (pomocí naakumulovaného ledu) po rozpuštění se k chlazení využívá okamžitého chladicího výkonu zařízení. Chladicí tank je z nerezu, vyrobený na zakázku firmou Pacovské strojírny a.s., jeho součástí je také míchadlo v horní části, maximální kapacita tanku 1400 dm3.
Obr. 65 Agregát Maneurop. 1-kondenzátor, 2-motorkompresor, 3- filtrdehydrátor, 4sběrač, 5-kombinovaný presovat zdroj [23]
67
Obr. 66 Motorkompresor Maneurop zdroj [23]
Obr. 67 Prostor ve stěně chladicího tanku zdroj [foto autora]
4.2.2.2 Dojírna Hospodářské obchodní družstvo Jabloňov - Ruda vlastní tandemovou dojírnu 2 x 3 (Obr. 68). Tento typ dojírny je určen především pro menší stáda. Její výhody spočívají především v nízkých pořizovacích nákladech a individuálnímu přístupu ke zvířeti. Zajišťuje dobrý přehled o tělesném rámci zvířete a v neposlední řadě zabezpečuje klidné, tiché a plynulé dojení. Jakmile se dojnice ocitne v dojícím boxu, uzavřou se dveře, nasadí se dojící souprava a dojení je započato (dveře boxu jsou ovládány z místa obsluhy tlačítkem). Po skončení dojícího procesu, dojde ke stažení dojící soupravy z vemene a následnému odchodu zvířete z dojírny. Děj se opakuje, dokud není podojeno celé stádo.
68
Obr. 68 Schéma provozu. 1-tandemová dojírna, 2-sběrná nádoba, 3-mléčné čerpadlo a filtr, 4-mycí žlab, 5-řídící jednotka, 6-sanitační zařízení, 7-mléčný chladicí tank, 8vývěva, 9-regulátor podtlaku, 10-manometr, 11-pulsátor, 12-dojící souprava. Červené potrubí-podtlakové, modré-mléčné potrubí před filtrem, žluté-mléčné potrubí za filtrem, zelené-potrubí s vodou zdroj [autor] 4.2.3
Materiál a věcné prostředky pro měření
Pro měření byl použit stejný deskový chladič jako u měření v laboratoři, stejně tak potrubí, elektronický teploměr a stopky. Navíc byly použity:
Průhledná konev na mléko Objem 25 l Plastový barel na vodu Objem 50 l Elektroměr HT-353M mechanický Třífázový, jednosazbový elektroměr Proud: max. 100 A Napětí: 3 x 230 / 400 V Počet fází: 3 Pracovní teplota: -20 ~ 60°C Maximální krátkodobá vlhkost: 95% vlastní spotřeba: < 2 W Elektromagnetický ventil MP116, 230V AC
69
Maximální tlak: 10 Bar (1 Mpa) Teplota okolí: -5 až 80 °C Materiál těla: mosaz Přímo řízený Tolerance napětí +- 10%
4.2.4
Metodika vyhodnocení
Měření proběhlo v několika dnech a účastnili se ho čtyři dobrovolníci, první den (5.9 2012 v 15:00 hodin) se připojil elektroměr a zapsal se jeho stav (829,75 kWh), ihned poté proběhlo měření na zařízení bez použití deskového chladiče, jeden z dobrovolníků stopoval dobu sepnutí mléčného čerpadla a druhý zachytával tekoucí mléko do mléčné konve, poté odečítal objem nadojeného mléka a měřil jeho teplotu elektronickým teploměrem, mléko bylo následně přeléváno do chladicího tanku (tento cyklus se opakoval více než stokrát), průběžně byla měřena teplota v tanku, hodnoty se zapisovaly. Celkově bylo tímto způsobem změřeno téměř 1400 litrů čerstvě nadojeného mléka (celé večerní dojení). Následující den se zaznamenal stav elektroměru (6.9 2012 v 15:00 hodin, 880,25 kWh). Připojil se do systému chlazení mléka deskový chladič, magnetický ventil (spínající ve stejný čas jako mléčné čerpadlo), nádrž na vodu a vše se pospojovalo pomocí potrubí. První dvojice dobrovolníků měřila čas, objem a teplotu nadojeného mléka plus teplotu v tanku (stejně jako předešlý den), druhá dvojice pak zadržovala vodu po průchodu deskovým chladičem a zaznamenávala její objem a teplotu. Třetí den (7.9 2012 v 15:00 hodin, 906,93 kWh) proběhlo odečtení stavu elektroměru a jeho odpojení od systému.
Pro výpočet množství odvedeného tepla byl použit vzorec (3) a pro výpočet součinitele prostupu tepla vzorec (4) z kapitoly 4.3. Následně byl vypočítán výkon deskového chladiče z odvedeného tepla za jednotku času. Výkon deskového chladiče P=
.
[W]
(5)
Q - množství tepla
[J]
t - čas
[s-1]
70
Dále byl vypočítán průměrný výkon pomocí aritmetického průměru dle vzorce (2) kapitola 4.3 deskového chladiče z vypočtených hodnot výkonu a procentní snížení teploty vstupujícího mléka oproti teplotě vystupující z deskového chladiče.
4.2.5
Výsledky
Naměřená data najdeme v příloze 6 a 7. Graf závislosti množství mléka, teploty vystupujícího mléka, teploty vystupující chladicí vody, teploty v tanku při použití deskového chladiče a teploty v tanku bez deskového chladiče nalezneme na Obr. 71. Jak můžeme vidět v Tab. 6 a na Obr. 71, při použití deskového chladiče (sloupec t1) se teplota mléka v chladicím tanku dostala pod požadovanou teplotu 5°C za 60 minut od konce dojení, zatímco v druhém případě t2 deskový chladič použit nebyl a teplota neklesla pod požadovanou hodnotu ani po normou stanovených 150 minutách. Nutno dodat, že měření proběhlo ve zvláště teplý den (okolní teplota byla 32°C). Reálná energetická úspora byla naměřena elektroměrem, měření proběhlo v několika dnech, první den byl elektroměr zapojen k přívodu elektrické energie chladicího systému a zapsán stav na elektroměru, následovalo dojení a chlazení mléka běžným způsobem, následující den byl zaznamenán stav spotřeby elektrické energie na elektroměru a následně byl do systému chlazení mléka připojen deskový chladič. Třetí den došlo k odečtení naměřené hodnoty a odpojení elektroměru. Naměřená úspora činila 22,82 kWh za čtyřiadvacetihodinový cyklus u chlazení pomocí deskového chladiče. Připojení deskového chladiče se projevilo v počtu spínání motorkompresoru chladicího agregátu a ventilátorů na kondenzační jednotce. Reálná energetická úspora je z důvodu měření jen jednoho ze dvou chladicích zařízení dvojnásobná, tedy 45,64 kWh.
Tab. 6 Teplota v tanku (t1 při použití deskového chladiče, t2 bez deskového chladiče) zdroj [autor]
čas [s]
t1 [°C]
t2 [°C]
15:30
18,0
30,1
15:45
13,5
28,4
16:00
8,9
25,4
16:15
9,2
26,3
16:30
9,5
26,8
16:45
9,6
27,1
17:00
9,0
26,1
17:15
8,1
25,3
71
17:30
7,7
24,9
17:45
7,5
24,5
18:00
7,1
24,1
18:15
6,5
23,5
18:30
6,1
23,0
18:45
5,6
22,4
19:00
5,0
21,6
19:15
4,5
21,1
19:30
4,5
20,2
19:45
4,5
19,5
20:00
4,5
18,4
20:15
4,5
17,2
20:30
4,5
15,2
20:45
4,5
14,3
21:00
4,5
13,5
35,0
teplota [°C]
30,0 25,0 20,0 15,0
t1 [°C]
10,0
t2 [°C]
5,0
max. teplota [°C]
0,0
čas [hodina]
Obr. 69 Teplota v chladicím tanku zdroj [autor]
Vstupní investice vycházejí z aktuálních ceníků výrobků, celkové náklady můžeme vidět v Tab. 7. Dobu návratnosti pak v Tab. 8 a na Obr. 70, kde ji znázorňuje průsečík osy nákladů s osou úspory, pro zjednodušení výpočtu je uvažováno 30 dnů v měsíci. Cena za 1 kWh je 5 Kč.
72
Tab. 7 Celkové náklady na technologii zdroj [autor] Položky
Cena [Kč]
Chladič
30734,00
Elektromagnetický ventil MP116 - 3/4'' cívka 230V AC
948,64
Vodovodní potrubí
290,00
Nerezové mléčné potrubí Zhejiang Kaida Pipe Co., Ltd
1032,00
Spoje potrubí
600,00
Práce
2000,00
Cena [Kč]
Celkové náklady
35604,64
90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0
Náklady Úspora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
čas [měsíce]
Obr. 70 Doba návratnosti investic zdroj [autor]
Tab. 8 Doba návratnosti investic zdroj [autor] Měsíce Náklady [Kč] Úspora [Kč] 1
35604,64
6846
2
35604,64
13692
3
35604,64
20538
4
35604,64
27384
5
35604,64
34230
6
35604,64
41076
7
35604,64
47922
8
35604,64
54768
9
35604,64
61614
10
35604,64
68460
11
35604,64
75306
12
35604,64
82152
73
12
40,00
35,00
Teplota [°C], hmotnost [g . 102]
30,00
25,00 Teplota mléka Teplota vody
20,00
Hmotnost mléka Teplota v tanku s chladičem
15,00
Teplota v tanku bez chladiče 10,00
5,00
0,00 15:21:36
15:50:24
16:19:12
16:48:00
17:16:48
17:45:36
18:14:24
Čas
Obr. 71 Graf naměřených hodnot zdroj[autor]
74
18:43:12
5
DISKUZE
Při srovnání výsledných hodnot s parametry udávanými výrobcem dojdeme k závěru, že při měření nebylo těchto hodnot dosaženo. Výrobce udává u použitého typu deskového chladiče (Typ 42) teplotu mléka na výstupu o 2 - 4°C vyšší než teplotu chladicí vody na vstupu, při průtoku 4000 litrů mléka za hodinu. V našem případě se tento rozdíl teplot pohyboval v rozmezí 4,7 - 8°C při průtoku 2000 litrů mléka za hodinu. Celkově bylo na jednom měření ochlazené 1357,85 kg čerstvě nadojeného mléka, průměrný výkon deskového chladiče byl 42 kW, procentní snížení teploty mléka vystupujícího z chladiče, proti vstupujícímu bylo 54,59%. Celkové množství odvedeného tepla pomocí deskového chladiče činilo 88,5 MJ, to se projevilo na úspoře elektrické energie chladicího zařízení ve výši 22,82 kWh. Doba návratnosti investic na instalaci systému do provozu v Hospodářském obchodním družstvu Jabloňov-Ruda byla vypočtena na dobu 6 měsíců, při nákupní ceně elektrické energie 5 kč za kWh. Na základě naměřených a dopočítaných hodnot, lze tento systém chlazení kravského mléka pro praxi doporučit, pro dosažení nižších teplotních rozdílů mezi vstupující chladicí vodou a vystupujícím ochlazeným mlékem, je třeba snížit průtok mléka a zvýšit průtok chladicí vody (první řádek Tab. 3) pak je možné dosáhnout teoreticky rozdílu teplot i pod 2°C.
6
ZÁVĚR
Náplní mé diplomové práce bylo popsat používané způsoby chlazení mléka, mléku jako takovému se věnuje tato práce především v první části, problematice chladicí techniky a podrobnému popisu jednotlivých komponentů používaných v chladicích okruzích, teoretickému rozboru procesu chlazení a popisů nejčastěji používaných způsobů chlazení mléka v části následující. Praktická část se zabývá měřením deskových průtokových chladičů v laboratorních a následně v praktických podmínkách za provozu. Z naměřených hodnot je zřejmé, že použití deskových průtokových chladičů přináší značnou finanční úsporu při chlazení mléka, v měřeném případě se doba návratnosti pohybuje v časovém horizontu 6 měsíců. Příznivé jsou také účinky na kvalitu mléka z pohledu rychlosti zchlazení na požadovanou teplotu. V neposlední řadě se dají předpokládat nižší náklady na opravy chladicího zařízení a jeho delší životnost, z důvodu jeho kratšího časového nasazení než u varianty bez deskového chladiče. Voda, která byla použita na ochlazení mléka a má po chladicím procesu teplotu přes 30 °C, najde uplatnění nejen při napájení dojnic (zejména pro zimní období velmi vhodná), ale také na mytí a umívání podlah apod. jako voda užitková. 75
7
POUŽITÁ LITERATURA
Odborné publikace [1] THE WORLD DAIRY SITUATION 2011: Bulletin of the International Dairy Federation, 446/2010. ISSN 0250-5118
[2] ANDĚL, Michal. Mléko a mléčné výrobky ve výživě. 1. vyd. Praha: Potravinářská komora České republiky, 2010, 34 s. ISBN 978-80-254-9012-9.
[3] PEŠEK, Milan. Ošetřování, hodnocení jakosti a zpracování mléka na farmě. Vyd. 1. Praha: Institut výchovy a vzdělávání Ministerstva zemědělství ČR, 1999, 54 s. ISBN 80-7105-191-8.
4] VYHLÁŠKA č. 252/2004 Sb. kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a kontrola pitné vody. MINISTERSTVO ZDRAVOTNICTVÍ, Praha
[5] GRIEGER, C., HOLEC, J. a kol., 1990: Hygiena mlieka a mliečnych výrobkov. 1. vyd..PŘÍRODA, Bratislava
[6] ČSN 57 0529., 1993: Syrové kravské mléko pro mlékárenské ošetření a zpracování. ČESKÝ NORMALIZAČNÍ INSTITUT, Praha
[7] HRUBÝ, Stanislav. Hygienické minimum pro pracovníky v mlékárnách a v průmyslu mléčné výroby. Praha: Ústav zdravotní výchovy, 1968, 15 s.
[8] IBL, Vladimír. Chladicí technika v potravinářství. 1. vyd. Praha: Nakl. techn. literatury, 1971, 451 s.,.
[9] Firemní literatura., 1997: Sběr a náhrady chladiv : ekologické a technické požadavky : podklady pro školení servisní sítě v rámci projektu GET GRANT 28661 .SVAZ CHLADÍCÍ A KLIMATIZAČNÍ TECHNIKY, Praha
76
[10] FENCL, Zdeněk. Strojní chlazení: fyzikální základy : určeno [také] žákům odb. škol. 2., upr. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1973, 103, [1] s.
[11] HRUBÝ, Mirko. Sdílení tepla. Praha: Institut pro výchovu vedoucích pracovníků ministerstva průmyslu ČSR, 1984, 2, 92 s.
[12] BROŽ J., FENCL Z., a kol., 2012: Chladící a klimatizační technika. SVAZ CHLADÍCÍ A KLIMATIZAČNÍ TECHNIKY, Praha
[13] DVOŘÁK Z., FENCL Z., 1985: Chlazení a zmrazování. NAKLADATELSTVÍ TECHNICKÉ LITERATURY, Praha
[14] FIALA P., KAŠPAR Z., 1992: Školení domácí chladničky a hermetické jednotkySborník přednášek. EDUCOCH, Praha
[15] GRODA, Bořivoj a Tomáš VÍTĚZ. Termomechanika I. Vyd. 1. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2008, 236 s. ISBN 978-80-7375-160-9.
[16] PETRÁK J., Nové trendy v technice chlazení. Praha: Společnost pro techniku prostředí, 1994, 86 s.
[17] DVOŘÁK Z., Projektování zařízení strojního chlazení. Praha, 1957.
[18] ULLRICH H., 2000: Chladicí technika díl 2. Vyd. 1. Svaz CHKT, Praha
[19] FENCL, Zdeněk. Technologie pro 1. a 2. ročník odborných učilišť a učňovských škol, učební obor 0425 - chladírenský mechanik. 2. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1976, 277 s.
[20] KEJÍK, Cyril a Jiří FRYČ. Technika pro živočišnou výrobu II. Vyd. 1. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 1997, 153 s. ISBN 80-7157-252-7.
77
[21] Jabloňov v běhu dějin: 1361-2011. 1. vyd. Jabloňov: Obec Jabloňov, 2011, 201 s. ISBN 978-80-260-0007-5.
Internetové zdroje [22] Výpočtový seminář z Procesního inženýrství [online] [cit. 2013-31-03] Dostupné na:
[23]
Chladicí
technika
Danfoss
[online]
[cit.
2013-31-03]
Dostupné
na:
[24]
SAC
[online]
[cit.
2013-31-03]
Dostupné
78
na:
8
SEZNAM OBRÁZKŮ
OBR. 1 PRŮMĚRNÁ SPOTŘEBA DLE SVĚTADÍLŮ .................................................................. 9 OBR. 2 SVĚTOVÁ SPOTŘEBA MLÉKA .................................................................................. 9 OBR. 3 PRŮMĚRNÁ SPOTŘEBA MLÉKA NA OBYVATELE .................................................... 10 OBR. 4 ZASTOUPENÍ NA TRHU .......................................................................................... 10 OBR. 5 JEDNOSTUPŇOVÝ CHLADÍCÍ OKRUH...................................................................... 17 OBR. 6 ZÁKLADNÍ SCHÉMA KOMPRESOROVÉHO CHLADICÍHO SYSTÉMU........................... 18 OBR. 7 SMĚR TOKU TEPLA ............................................................................................... 19 OBR. 8 SMĚR TOKU TEPLA ....................................................................................... …... 19 OBR. 9 ZÁKLADNÍ SCHÉMA KOMPRESOROVÉHO CHLADICÍHO SYSTÉMU........................... 21 OBR. 10 ABSORPČNÍ CHLADICÍ SYSTÉM .......................................................................... 21 OBR. 11 PLYNOVÝ CHLADICÍ SYSTÉM .............................................................................. 22 OBR. 12 EJEKTOROVÝ CHLADICÍ SYSTÉM ........................................................................ 23 OBR. 13 PRINCIP TERMOELEKTRICKÉHO .......................................................................... 24 OBR. 14 BATERIE TERMOČLÁNKU .................................................................................. 24 OBR. 15 UCPÁVKOVÝ KOMPRESOR .................................................................................. 26 OBR. 16 POLOHERMETICKÝ KOMPRESOR ........................................................................ 26 OBR. 17 HERMETICKÝ KOMPRESOR ................................................................................. 27 OBR. 18 SOUPROUDÝ KOMPRESOR .................................................................................. 27 OBR. 19 PROTIPROUDÝ KOMPRESOR ................................................................................ 28 OBR. 20 DVOJČINNÝ KOMPRESOR ................................................................................... 28 OBR. 21 KŘÍDLOVÝ KOMPRESOR ..................................................................................... 29 OBR. 22 ŠROUBOVÝ KOMPRESOR .................................................................................... 30 OBR. 23 PRINCIP SPIRÁLOVÉHO KOMPRESORU ................................................................ 31 OBR. 24 RADIÁLNÍ TURBOKOMPRESOR ............................................................................ 32 OBR. 25 AXIÁLNÍ TURBOKOMPRESOR .............................................................................. 32 OBR. 26 KONDENZÁTOR CHLAZENÝ VZDUCHEM S NUCENOU CIRKULACÍ ......................... 33 OBR. 27 SBĚRAČ CHLADIVA ............................................................................................ 34 OBR. 28 NEROZEBÍRATELNÝ DEHYDRÁTOR ..................................................................... 35 OBR. 29 VLOŽKY DO DEHYDRÁTORU ............................................................................... 35 OBR. 30 PRŮHLEDÍTKO S INDIKÁTOREM VLHKOSTI .......................................................... 36 OBR. 31 ZÁVISLOST VYPAŘOVACÍ TEPLOTY NA TEPLOTĚ VYCHLAZOVANÉHO PROSTORU 37 OBR. 32 AUTOMATICKÝ EXPANZNÍ VENTIL ...................................................................... 37
79
OBR. 33 ZÁVISLOST VYPAŘOVACÍ TEPLOTY NA TEPLOTĚ
TYKAVKY
............................... 38
OBR. 34 TERMOSTATICKÝ EXPANZNÍ VENTIL ZDROJ ....................................................... 40 OBR. 35 MAGNETICKÝ VENTIL VENTIL ZDROJ ................................................................. 40 OBR. 36 TERMOSTATICKÝ EXPANZNÍ VENTIL S VNĚJŠÍM VYROVNÁNÍM TLAKU ............... 41 OBR. 37 TERMOSTATICKÝ EXPANZNÍ VENTIL S VNITŘNÍM VYROVNÁNÍM TLAKU ............ 41 OBR. 38 TERMOSTATICKÝ EXPANZNÍ VENTIL S VNĚJŠÍM VYROVNÁNÍM TLAKU................ 42 OBR. 39 ZÁVISLOST VYPAŘOVACÍ TEPLOTY NA TEPLOTĚ TYKAVKY ................................ 42 OBR. 40 LAMELOVÝ VÝPARNÍK ....................................................................................... 44 OBR. 41 ROZDĚLOVAČ S KAPILÁRAMI ............................................................................. 45 OBR. 42 ROZDĚLOVAČE .................................................................................................. 45 OBR. 43 DVOUKRUHOVÝ DESKOVÝ VÝPARNÍK S ODDĚLENÝMI SEKCEMI CHLADIVA ....... 46 OBR. 44 KLASICKÉ PROVEDENÍ KOTLOVÉHO VÝPARNÍKU ............................................... 46 OBR. 45 PRESOSTAT S MŽIKOVÝM VAČKOVÝM MECHANIZMEM ....................................... 47 OBR. 46 PŘETLAKOVÝ JISTIČ S MŽIKOVÝM VAČKOVÝM MECHANIZMEM.......................... 48 OBR. 47 KOMBINACE NÍZKOTLAKÉHO A VYSOKOTLAKÉHO PRESOSTATU ........................ 49 OBR. 48 PERTLOVAČKA .................................................................................................. 54 OBR. 49 PÁJENÍ NATVRDO ............................................................................................... 54 OBR. 50 LOK RING .......................................................................................................... 55 OBR. 51 CHLAZENÍ PŘÍMÉ A NEPŘÍMÉ .............................................................................. 55 OBR. 52 MLÉČNÁ KONEV ................................................................................................. 56 OBR. 53 CHLAZENÍ V KONVÍCH (NEPŘÍMÉ)....................................................................... 56 OBR. 54 CHLAZENÍ V KONVÍCH (PŘÍMÉ) ........................................................................... 57 OBR. 55 SBĚRNÁ NÁDRŽ NA CHLAZENÍ MLÉKA S PŘÍMÝM CHLAZENÍM ............................ 57 OBR. 56 CHLAZENÍ MLÉKA VE SBĚRNÝCH NÁDRŽÍCH ...................................................... 58 OBR. 57 DESKOVÝ CHLADIČ ........................................................................................... 58 OBR. 58 SCHÉMA CHLAZENÍ PRŮTOČNÝM CHLADIČEM .................................................... 59 OBR. 59 SCHÉMA MĚŘENÍ V LABORATOŘI ....................................................................... 60 OBR. 60 SCHÉMA PROTIPROUDÉHO VÝMĚNÍKU ................................................................ 62 OBR. 61 DESKOVÝ CHLADIČ V ŘEZU ................................................................................ 62 OBR. 62 GRAF ZÁVISLOSTI ZMĚNY ENTALPIE CHLADICÍ A CHLAZENÉ KAPALINY NA PRŮTOKU
................................................................................................................. 63
OBR. 63 GRAF ZÁVISLOSTI ZMĚNY ENTALPIE CHLADICÍ A CHLAZENÉ KAPALINY NA PRŮTOKU
................................................................................................................. 64
OBR. 64 SCHÉMA ZAPOJENÍ DESKOVÉHO CHLADIČE V PROVOZU ..................................... 66 80
OBR. 65 AGREGÁT MANEUROP ........................................................................................ 67 OBR. 66 MOTORKOMPRESOR MANEUROP ........................................................................ 68 OBR. 67 PROSTOR VE STĚNĚ CHLADICÍHO TANKU ............................................................ 68 OBR. 68 SCHÉMA PROVOZU. ............................................................................................ 69 OBR. 69 TEPLOTA V CHLADICÍM TANKU .......................................................................... 72 OBR. 70 DOBA NÁVRATNOSTI INVESTIC .......................................................................... 73 OBR. 71 GRAF NAMĚŘENÝCH HODNOT ............................................................................ 74
9
SEZNAM TABULEK
TAB. 1 POČET BAKTERIÍ V MLÉCE V ZÁVISLOSTI NA ČASE A TEPLOTĚ .............................. 12 TAB. 2 ZMĚNA PARAMETRŮ CHLADICÍ VODY PŘI PRŮCHODU CHLADIČEM (REŽIM ŠKRCENÍ CHLAZENÉ VODY)
.................................................................................................... 63
TAB. 3 ZMĚNA PARAMETRŮ CHLAZENÉ VODY PŘI PRŮTOKU CHLADIČEM (REŽIM ŠKRCENÍ CHLAZENÉ VODY)
.................................................................................................... 63
TAB. 4 ZMĚNA PARAMETRŮ CHLAZENÉ VODY PŘI PRŮCHODU CHLADIČEM (REŽIM ŠKRCENÍ CHLADICÍ VODY)
..................................................................................................... 64
TAB. 5 ZMĚNA PARAMETRŮ CHLADICÍ VODY PŘI PRŮTOKU CHLADIČEM (REŽIM ŠKRCENÍ CHLADICÍ VODY)
..................................................................................................... 64
TAB. 6 TEPLOTA V TANKU (T1 PŘI POUŽITÍ DESKOVÉHO CHLADIČE, T2 BEZ DESKOVÉHO CHLADIČE) ............................................................................................................... 71
TAB. 7 CELKOVÉ NÁKLADY NA TECHNOLOGII.................................................................. 73 TAB. 8 DOBA NÁVRATNOSTI INVESTIC ............................................................................. 73
10 SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1 Dohoda o předání majetku Příloha č. 2 Osvědčení o zápisu do evidence zemědělského podnikatele Příloha č. 3 Živnostenský list Příloha č. 4 Osvědčení o odborné způsobilosti k zacházení s přípravky na ochranu rostlin. Příloha č. 5 Doklad o schválení a registraci sběrného střediska mléka Příloha č. 6 Naměřené hodnoty chladicí vody Příloha č. 7 Naměřené hodnoty mléka 81
1. Příloha - Dohoda o předání majetku
82
2. Příloha - Osvědčení o zápisu do evidence zemědělského podnikatele
83
3. Příloha - Živnostenský list
84
4. Příloha - Osvědčení o odborné způsobilosti k zacházení s přípravky na ochranu rostlin.
85
5. Příloha - Doklad o schválení a registraci sběrného střediska mléka
86
6. Příloha - Naměřené hodnoty chladicí vody m [kg] T1 [°C] T2 [°C]
Q [J]
i [J.kg-1]
P [W]
17974,00
K [W.m-2.K-1]
start
stop
8,98
14,3 18,60
161442,47
12,97
14,3 25,00
580275,12 25229,35 44726,00
1276,08 15:33:46
15:34:09
15,97
14,3 29,40 1007868,22 37328,45 63118,00
2759,04 15:34:43
15:35:10
13,97
14,3 30,80
963648,84 38545,95 68970,00
3262,38 15:35:43
15:36:08
11,48
14,3 30,90
796366,08 37922,19 69388,00
3237,33 15:36:48
15:37:09
8,98
14,3 31,00
626997,49 32999,87 69806,00
2841,82 15:39:00
15:39:19
9,48
14,3 30,60
645978,45 37998,73 68134,00
3221,95 15:40:58
15:41:15
8,98
14,3 31,50
645769,87 32288,49 71896,00
2710,44 15:42:29
15:42:49
10,98
14,3 31,50
789274,29 43848,57 71896,00
3712,11 15:43:44
15:44:02
10,98
14,3 31,10
770919,07 42828,84 70224,00
3653,33 15:45:02
15:45:20
9,98
14,3 30,90
692492,24 40734,84 69388,00
3477,44 15:46:20
15:46:37
9,98
14,3 31,00
696663,88 38703,55 69806,00
3333,00 15:49:08
15:49:26
11,98
14,3 30,80
825984,72 41299,24 68970,00
3463,48 15:50:29
15:50:49
11,98
14,3 30,30
800954,88 44497,49 66880,00
3752,47 15:51:43
15:52:01
10,98
14,3 30,50
743386,25 43728,60 67716,00
3785,76 15:53:05
15:53:22
9,48
14,3 31,20
669756,80 41859,80 70642,00
3570,42 15:54:46
15:55:02
6,99
14,3 32,00
516866,20 32304,14 73986,00
2775,30 15:56:40
15:56:56
10,48
14,3 31,80
766538,85 40344,15 73150,00
3514,34 15:58:08
15:58:27
12,48
14,3 31,60
902117,15 41005,33 72314,00
3534,33 15:59:13
15:59:35
11,98
14,3 31,30
851014,56 42550,73 71060,00
3729,60 16:00:26
16:00:46
10,98
14,3 31,60
793863,09 44103,51 72314,00
3801,37 16:01:36
16:01:54
9,98
14,3 31,00
696663,88 46444,26 69806,00
3999,60 16:03:29
16:03:44
10,98
14,3 29,80
711264,62 41839,10 64790,00
3239,73 16:09:59
16:10:16
14,97
14,3 29,80
969906,30 42169,84 64790,00
3452,79 16:10:54
16:11:17
17,96
14,3 30,10 1186414,42 62442,86 66044,00
5233,20 16:11:45
16:12:04
12,48
14,3 31,10
876044,40 39820,20 70224,00
3427,80 16:12:45
16:13:07
11,98
14,3 32,00
886056,34 44302,82 73986,00
3970,95 16:13:57
16:14:17
9,98
14,3 31,40
713350,44 41961,79 71478,00
3644,94 16:16:16
16:16:33
10,98
14,3 31,80
803040,70 40152,04 73150,00
3382,52 16:17:52
16:18:12
11,48
14,3 31,90
844339,94 42217,00 73568,00
3620,88 16:19:00
16:19:20
11,98
14,3 32,20
896068,27 44803,41 74822,00
3994,34 16:20:02
16:20:22
11,48
14,3 31,80
839542,55 49384,86 73150,00
4377,54 16:21:15
16:21:32
9,48
14,3 31,50
681645,98 40096,82 71896,00
3365,91 16:23:38
16:23:55
9,98
14,3 31,40
713350,44 41961,79 71478,00
3580,92 16:25:08
16:25:25
11,98
14,3 31,00
835996,66 43999,82 69806,00
3754,29 16:26:40
16:26:59
10,98
14,3 30,60
747975,05 43998,53 68134,00
3730,68 16:28:47
16:29:04
87
15:33:16 bez mléka
12,97
14,3 30,50
878547,38 43927,37 67716,00
3659,30 16:30:14
16:30:34
13,97
14,3 30,40
940287,66 47014,38 67298,00
3921,13 16:31:20
16:31:40
9,98
14,3 32,20
746723,56 39301,24 74822,00
3445,70 16:32:26
16:32:45
10,98
14,3 32,00
812218,31 47777,55 73986,00
4208,92 16:33:52
16:34:09
10,98
14,3 30,90
761741,46 47608,84 69388,00
4102,43 16:35:24
16:35:40
10,98
14,3 30,70
752563,86 41809,10 68552,00
3541,42 16:36:54
16:37:12
10,98
14,3 31,10
770919,07 40574,69 70224,00
3399,91 16:38:19
16:38:38
11,98
14,3 31,30
851014,56 47278,59 71060,00
4069,25 16:39:38
16:39:56
11,48
14,3 31,70
834745,16 41737,26 72732,00
3631,91 16:40:49
16:41:09
7,98
14,3 33,60
644101,22 35783,40 80674,00
3267,64 16:41:53
16:42:11
10,48
14,3 33,40
836622,40 41831,12 79838,00
3950,54 16:43:00
16:43:20
10,48
14,3 32,40
792820,18 44045,57 75658,00
3943,82 16:44:10
16:44:28
10,98
14,3 31,60
793863,09 41782,27 72314,00
3632,85 16:45:40
16:45:59
11,98
14,3 31,90
881050,37 46371,07 73568,00
4346,91 16:46:57
16:47:16
9,98
14,3 31,90
734208,64 33373,12 73568,00
2886,31 16:47:56
16:48:18
13,97
14,3 32,70 1074614,46 46722,37 76912,00
4185,07 16:48:58
16:49:21
14,97
14,3 31,70 1088798,04 43551,92 72732,00
3892,14 16:49:53
16:50:18
11,98
14,3 32,20
896068,27 38959,49 74822,00
3596,55 16:50:54
16:51:17
11,98
14,3 32,00
886056,34 46634,54 73986,00
4217,05 16:52:05
16:52:24
10,98
14,3 32,10
816807,11 45378,17 74404,00
4109,06 16:53:19
16:53:37
12,97
14,3 32,70
997856,29 41577,35 76912,00
3816,21 16:54:26
16:54:50
15,97
14,3 31,80 1168059,20 43261,45 73150,00
3834,75 16:55:20
16:55:47
15,47
14,3 31,90 1138023,39 45520,94 73568,00
4075,15 16:56:21
16:56:46
16,47
14,3 31,70 1197677,84 47907,11 72732,00
4281,35 16:57:20
16:57:45
11,98
14,3 31,40
856020,53 45053,71 71478,00
4023,03 16:58:40
16:58:59
10,98
14,3 31,60
793863,09 41782,27 72314,00
3665,15 17:00:26
17:00:45
12,97
14,3 32,10
965317,50 40221,56 74404,00
3610,42 17:01:27
17:01:51
13,47
14,3 32,10 1002445,09 45565,69 74404,00
4055,01 17:02:33
17:02:55
13,97
14,3 31,70 1016211,50 29034,61 72732,00
2594,76 17:03:35
17:03:00
13,97
14,3 31,20
987010,02 49350,50 70642,00
4367,41 17:04:38
17:04:58
10,98
14,3 31,50
789274,29 46427,90 71896,00
4070,67 17:05:48
17:06:05
8,48
14,3 32,10
631169,13 37127,60 74404,00
3276,10 17:07:37
17:07:54
9,98
14,3 32,50
759238,48 47452,41 76076,00
4224,99 17:09:15
17:09:31
9,98
14,3 32,20
746723,56 41484,64 74822,00
3698,47 17:10:36
17:10:54
8,98
14,3 32,00
664542,25 41533,89 73986,00
3690,46 17:12:40
17:12:56
11,98
14,3 31,30
851014,56 44790,24 71060,00
3820,92 17:14:37
17:14:56
10,98
14,3 30,80
757152,66 44538,39 68970,00
3735,12 17:15:48
17:16:05
10,48
14,3 31,40
749017,96 44059,88 71478,00
3759,96 17:17:09
17:17:26
88
10,98
14,3 30,80
757152,66 42064,04 68970,00
3495,88 17:19:10
17:19:28
9,98
14,3 30,50
675805,68 42237,86 67716,00
3486,18 17:21:04
17:21:20
12,97
14,3 30,60
883970,52 42093,83 68134,00
3535,72 17:22:26
17:22:47
10,98
14,3 31,20
775507,88 40816,20 70642,00
3481,41 17:23:39
17:23:58
10,98
14,3 31,30
780096,68 45888,04 71060,00
3880,40 17:25:00
17:25:17
8,98
14,3 31,20
634506,44 37323,91 70642,00
3127,95 17:27:20
17:27:37
9,98
14,3 32,40
755066,84 39740,36 75658,00
3418,00 17:28:47
17:29:06
9,98
14,3 31,30
709178,80 41716,40 71060,00
3497,27 17:30:40
17:30:57
7,98
14,3 31,70
580692,29 32260,68 72732,00
2568,57 17:32:34
17:32:52
9,98
14,3 32,90
775925,04 36948,81 77748,00
3232,54 17:33:47
17:34:08
9,98
14,3 32,40
755066,84 35955,56 75658,00
3246,49 17:34:51
17:35:12
8,98
14,3 32,30
675805,68 42237,86 75240,00
3711,34 17:36:45
17:37:01
12,48
14,3 32,20
933404,45 40582,80 74822,00
3587,74 17:37:46
17:38:09
10,98
14,3 32,00
812218,31 42748,33 73986,00
3734,09 17:38:46
17:39:05
10,48
14,3 31,80
766538,85 38326,94 73150,00
3367,65 17:39:45
17:40:05
10,98
14,3 31,80
803040,70 44613,37 73150,00
3954,59 17:40:43
17:41:01
11,48
14,3 30,90
796366,08 41914,00 69388,00
3578,10 17:42:01
17:42:20
11,98
14,3 31,10
841002,62 40047,74 70224,00
3355,76 17:43:15
17:43:36
12,97
14,3 31,40
927355,57 46367,78 71478,00
4064,32 17:44:25
17:44:45
10,98
14,3 31,50
789274,29 41540,75 71896,00
3609,71 17:45:38
17:45:57
9,98
14,3 32,20
746723,56 39301,24 74822,00
3445,70 17:46:49
17:47:08
10,98
14,3 31,90
807629,50 44868,31 73568,00
3816,76 17:48:22
17:48:40
11,98
14,3 31,00
835996,66 41799,83 69806,00
3566,57 17:49:54
17:50:14
13,97
14,3 30,80
963648,84 43802,22 68970,00
3673,38 17:51:00
17:51:22
12,97
14,3 30,60
883970,52 42093,83 68134,00
3638,75 17:52:04
17:52:25
10,98
14,3 31,40
784685,48 41299,24 71478,00
3555,51 17:53:16
17:53:35
9,98
14,3 31,00
696663,88 40980,23 69806,00
3465,01 17:55:06
17:55:23
13,47
14,3 30,70
923601,10 43981,00 68552,00
3690,92 17:56:30
17:56:51
12,48
14,3 31,50
896902,60 42709,65 71896,00
3711,28 17:57:38
17:57:59
12,97
14,3 31,00
905663,04 45283,15 69806,00
3936,35 17:58:46
17:59:06
9,98
14,3 32,10
742551,92 41252,88 74404,00
3640,11 18:00:02
18:00:20
12,97
14,3 31,90
954471,23 43385,06 73568,00
3816,58 18:02:02
18:02:24
13,97
14,3 30,60
951968,25 43271,28 68134,00
3634,62 18:03:43
18:04:05
12,97
14,3 30,30
867701,12 43385,06 66880,00
3658,66 18:04:55
18:05:15
10,98
14,3 30,10
725031,03 45314,44 66044,00
3835,62 18:06:59
18:07:15
8,98
14,3 30,10
593207,21 37075,45 66044,00
2991,05 18:11:27
18:11:43
9,98
14,3 30,50
675805,68 42237,86 67716,00
3335,59 18:15:15
18:15:31
m [kg] T1 [°C] T2 [°C]
Q [J]
-1
P [W]
i [J.kg ]
89
-2
-1
K [W.m .K ]
7. Příloha - Naměřené hodnoty mléka m [kg]
T1 [°C]
T2 [°C]
0,00 36,76579 12,99 36,76579 21,70
Q [J]
P [W]
i [J.kg-1]
161442,47
K [W.m-2.K-1]
start
stop
15:33:16 bez mléka
763011,79 33174,4255 58756,58
1677,93 15:33:46
15:34:09
17,62 36,76579 19,90 1158751,82 42916,7342 65776,58
3172,09 15:34:43
15:35:10
15,56 36,76579 19,60 1041587,04 41663,4817 66946,58
3526,23 15:35:43
15:36:08
12,47 36,76579 19,60
834922,95 39758,2355 66946,58
3394,07 15:36:48
15:37:09
9,38 36,76579 19,60
628258,85 33066,2553 66946,58
2847,54 15:39:00
15:39:19
10,41 36,76579 19,40
705269,40 41486,4351 67726,58
3517,68 15:40:58
15:41:15
11,44 36,76579 20,40
730334,38 36516,7188 63826,58
3065,38 15:42:29
15:42:49
12,27 36,76579 20,30
787660,03 43758,8907 64216,58
3704,51 15:43:44
15:44:02
12,27 36,76579 19,80
811578,11 45087,6727 66166,58
3846,02 15:45:02
15:45:20
9,90 36,76579 19,60
662702,87 38982,5216 66946,58
3327,85 15:46:20
15:46:37
11,44 36,76579 19,60
766034,91 42557,4952 66946,58
3664,89 15:49:08
15:49:26
12,47 36,76579 19,70
830059,07 41502,9534 66556,58
3480,56 15:50:29
15:50:49
11,96 36,76579 19,20
819131,82 45507,3233 68506,58
3837,63 15:51:43
15:52:01
10,93 36,76579 19,10
752900,46 44288,2623 68896,58
3834,22 15:53:05
15:53:22
10,41 36,76579 19,90
684963,11 42810,1944 65776,58
3651,49 15:54:46
15:55:02
10,41 36,76579 20,70
652473,05 40779,5658 62656,58
3503,43 15:56:40
15:56:56
12,47 36,76579 20,30
800875,81 42151,3582 64216,58
3671,77 15:58:08
15:58:27
13,50 36,76579 20,20
872219,85
39646,357 64606,58
3417,20 15:59:13
15:59:35
12,99 36,76579 19,70
864302,43 43215,1215 66556,58
3787,83 16:00:26
16:00:46
11,96 36,76579 20,20
772499,60 42916,6443 64606,58
3699,07 16:01:36
16:01:54
9,90 36,76579 19,60
662702,87 44180,1911 66946,58
3804,63 16:03:29
16:03:44
10,41 36,76579 19,70
693085,63 40769,7427 66556,58
3156,92 16:09:59
16:10:16
15,04 36,76579 19,10 1036478,79 45064,2951 68896,58
3689,78 16:10:54
16:11:17
18,65 36,76579 19,10 1284609,82 67611,0433 68896,58
5666,34 16:11:45
16:12:04
14,32 36,76579 19,70
953335,17 43333,4167 66556,58
3730,22 16:12:45
16:13:07
12,99 36,76579 20,20
838979,77 41948,9884 64606,58
3759,97 16:13:57
16:14:17
11,13 36,76579 19,90
732341,98 43078,9401 65776,58
3741,98 16:16:16
16:16:33
14,01 36,76579 20,70
878130,73 43906,5365 62656,58
3698,80 16:17:52
16:18:12
13,50 36,76579 20,60
851159,11 42557,9553 63046,58
3650,12 16:19:00
16:19:20
14,01 36,76579 20,50
889062,41 44453,1207 63436,58
3963,11 16:20:02
16:20:22
11,13 36,76579 20,10
723657,63 42568,0961 64996,58
3773,29 16:21:15
16:21:32
10,93 36,76579 20,40
697495,60
41029,153 63826,58
3444,18 16:23:38
16:23:55
11,44 36,76579 20,10
743722,08 43748,3575 64996,58
3733,38 16:25:08
16:25:25
11,44 36,76579 19,70
761572,35 40082,7551 66556,58
3420,06 16:26:40
16:26:59
10,93 36,76579 19,40
740114,72 43536,1602 67726,58
3691,47 16:28:47
16:29:04
90
13,50 36,76579 19,50
909076,17 45453,8083 67336,58
3786,45 16:30:14
16:30:34
13,50 36,76579 19,40
914341,35 45717,0676 67726,58
3812,93 16:31:20
16:31:40
12,99 36,76579 20,70
813657,11 42824,0583 62656,58
3754,56 16:32:26
16:32:45
10,93 36,76579 20,40
697495,60
41029,153 63826,58
3614,42 16:33:52
16:34:09
10,41 36,76579 19,50
701208,14 43825,5087 67336,58
3776,42 16:35:24
16:35:40
11,24 36,76579 19,50
756639,61 42035,5341 67336,58
3560,60 16:36:54
16:37:12
12,47 36,76579 20,00
815467,44 42919,3388 65386,58
3596,38 16:38:19
16:38:38
12,27 36,76579 19,90
806794,49 44821,9163 65776,58
3857,80 16:39:38
16:39:56
13,50 36,76579 20,20
872219,85 43610,9927 64606,58
3794,96 16:40:49
16:41:09
11,96 36,76579 22,30
674571,93 37476,2184 56416,58
3422,23 16:41:53
16:42:11
12,27 36,76579 21,50
730256,65 36512,8325 59536,58
3448,28 16:43:00
16:43:20
11,24 36,76579 20,70
704051,95 39113,9973 62656,58
3502,25 16:44:10
16:44:28
11,96 36,76579 20,10
777162,82 40903,3063 64996,58
3556,43 16:45:40
16:45:59
11,96 36,76579 19,60
800478,93
42130,47 66946,58
3949,39 16:46:57
16:47:16
13,50 36,76579 20,50
856424,29
38928,377 63436,58
3366,76 16:47:56
16:48:18
14,53 36,76579 21,10
887701,55 38595,7196 61096,58
3457,14 16:48:58
16:49:21
15,04 36,76579 19,90
989541,57 39581,6628 65776,58
3537,33 16:49:53
16:50:18
14,01 36,76579 20,10
910925,78 39605,4688 64996,58
3656,19 16:50:54
16:51:17
10,93 36,76579 20,10
710281,34 37383,2283 64996,58
3380,48 16:52:05
16:52:24
12,47 36,76579 20,20
805739,68 44763,3157 64606,58
4053,39 16:53:19
16:53:37
14,53 36,76579 20,80
904701,04 37695,8768 62266,58
3459,94 16:54:26
16:54:50
16,07 36,76579 20,10 1044688,75 38692,1758 64996,58
3429,73 16:55:20
16:55:47
15,56 36,76579 20,10 1011248,01 40449,9202 64996,58
3621,18 16:56:21
16:56:46
16,59 36,76579 19,90 1091067,72 43642,7089 65776,58
3900,25 16:57:20
16:57:45
11,96 36,76579 19,60
800478,93
42130,47 66946,58
3762,01 16:58:40
16:58:59
12,27 36,76579 20,00
802010,88 42211,0989 65386,58
3702,77 17:00:26
17:00:45
14,53 36,76579 20,30
933033,53 38876,3971 64216,58
3489,67 17:01:27
17:01:51
14,01 36,76579 20,40
894528,26 40660,3753 63826,58
3618,47 17:02:33
17:02:55
13,50 36,76579 19,90
888015,42
25371,869 65776,58
2267,43 17:03:35
17:03:00
13,29 36,76579 19,50
895218,30 44760,9148 67336,58
3961,24 17:04:38
17:04:58
11,13 36,76579 19,90
732341,98 43078,9401 65776,58
3777,04 17:05:48
17:06:05
10,41 36,76579 20,50
660595,57 38858,5628 63436,58
3428,84 17:07:37
17:07:54
10,41 36,76579 20,90
644350,54 40271,9087 61876,58
3585,67 17:09:15
17:09:31
11,44 36,76579 20,50
725871,81 40326,2116 63436,58
3595,19 17:10:36
17:10:54
9,90 36,76579 20,30
635678,65 39729,9157 64216,58
3530,17 17:12:40
17:12:56
12,27 36,76579 20,00
802010,88 42211,0989 65386,58
3600,90 17:14:37
17:14:56
12,47 36,76579 19,70
830059,07
48827,004 66556,58
4094,78 17:15:48
17:16:05
10,41 36,76579 20,10
676840,60 39814,1527 64996,58
3397,64 17:17:09
17:17:26
91
10,41 36,76579 19,80
689024,37 38279,1316 66166,58
3181,32 17:19:10
17:19:28
9,90 36,76579 19,60
662702,87 41418,9291 66946,58
3418,59 17:21:04
17:21:20
12,47 36,76579 19,50
839786,82 39989,8487 67336,58
3359,00 17:22:26
17:22:47
12,27 36,76579 19,90
806794,49 42462,8681 65776,58
3621,86 17:23:39
17:23:58
11,44 36,76579 20,10
743722,08 43748,3575 64996,58
3699,46 17:25:00
17:25:17
10,41 36,76579 20,10
676840,60 39814,1527 64996,58
3336,65 17:27:20
17:27:37
12,47 36,76579 21,20
757100,91 39847,4164 60706,58
3427,21 17:28:47
17:29:06
10,41 36,76579 20,20
672779,34 39575,2552 64606,58
3317,77 17:30:40
17:30:57
12,47 36,76579 21,30
752237,03 41790,9463 60316,58
3327,36 17:32:34
17:32:52
13,50 36,76579 21,70
793242,05 37773,4308 58756,58
3304,68 17:33:47
17:34:08
11,44 36,76579 20,60
721409,24 34352,8211 63046,58
3101,77 17:34:51
17:35:12
10,93 36,76579 20,80
680447,95
42527,997 62266,58
3736,83 17:36:45
17:37:01
14,84 36,76579 20,60
935496,52 40673,7616 63046,58
3595,78 17:37:46
17:38:09
11,96 36,76579 20,50
758509,93 39921,5753 63436,58
3487,17 17:38:46
17:39:05
12,47 36,76579 20,20
805739,68 40286,9841 64606,58
3539,87 17:39:45
17:40:05
11,44 36,76579 20,10
743722,08 41317,8932 64996,58
3662,47 17:40:43
17:41:01
11,44 36,76579 19,60
766034,91 40317,6271 66946,58
3441,82 17:42:01
17:42:20
13,29 36,76579 20,00
869293,67 41394,9367 65386,58
3468,64 17:43:15
17:43:36
12,99 36,76579 19,80
859237,90 42961,8949 66166,58
3765,78 17:44:25
17:44:45
13,50 36,76579 20,00
882750,23 46460,5384 65386,58
4037,22 17:45:38
17:45:57
12,47 36,76579 20,70
781420,30
41127,384 62656,58
3605,80 17:46:49
17:47:08
10,93 36,76579 20,70
684709,86 38039,4369 62656,58
3235,86 17:48:22
17:48:40
12,27 36,76579 19,70
816361,72 40818,0862 66556,58
3482,81 17:49:54
17:50:14
13,50 36,76579 19,70
898545,79 40842,9905 66556,58
3425,21 17:51:00
17:51:22
12,99 36,76579 19,20
889625,09 42363,0996 68506,58
3662,02 17:52:04
17:52:25
11,44 36,76579 20,00
748184,65 39378,1392 65386,58
3390,12 17:53:16
17:53:35
11,24 36,76579 19,80
743492,70 43734,8646 66166,58
3697,92 17:55:06
17:55:23
13,50 36,76579 19,60
903810,98
43038,618 66946,58
3611,83 17:56:30
17:56:51
14,01 36,76579 20,00
916391,62 43637,6964 65386,58
3791,92 17:57:38
17:57:59
12,47 36,76579 19,50
839786,82 41989,3412 67336,58
3650,02 17:58:46
17:59:06
11,44 36,76579 20,50
725871,81 40326,2116 63436,58
3558,35 18:00:02
18:00:20
13,50 36,76579 20,30
866954,67 39407,0303 64216,58
3466,63 18:02:02
18:02:24
12,47 36,76579 19,50
839786,82 38172,1283 67336,58
3206,31 18:03:43
18:04:05
11,96 36,76579 19,20
819131,82 40956,5909 68506,58
3453,86 18:04:55
18:05:15
10,41 36,76579 19,00
721514,43 45094,6516 69286,58
3817,01 18:06:59
18:07:15
9,38 36,76579 19,50
631918,80 39494,9249 67336,58
3186,25 18:11:27
18:11:43
9,67 36,76579 20,10
628685,93 39292,8706 64996,58
3103,02 18:15:15
18:15:31
m [kg]
T1 [°C]
T2 [°C]
Q [J]
P [W]
92
-1
i [J.kg ]
-2
-1
K [W.m .K ]
