Operații unitare în industria alimentară

CAPITOLUL I

I. INTRODUCERE. GENERALITĂȚI. PREZENTARE

Transferul termic

1. Tipuri de transfer de căldură

a. Transferul căldurii prin conducție constă în transmisia căldurii dintr-o regiune cu temperatură mai ridicată către o regiune cu temperatură mai scăzută, în interiorul unui mediu solid, lichid sau gazos, sau între medii diferite în contact fizic direct, sub influența unei diferențe de temperatură, fără existența unei deplasări aparente a particulelor care alcătuiesc mediile respective. În construcții acest tip de transfer este întâlnit în special la corpurile solide (pereți, planșee, acoperișuri, tâmplărie etc.) și se desfășoară prin vibrația termică a rețelei cristaline și, în cazul elementelor metalice, cu ajutorul electronilor liberi (de valență).

b. Transferul termic prin convecție reprezintă procesul de transfer al căldurii prin acțiunea combinată a conducției termice, a acumulării de energie și a mișcării de amestec. Convecția este cel mai important mecanism de schimb de căldură între o suprafață solidă și un fluid, între care există contact direct și mișcare relativă. În construcții transferul convectiv are loc în special la lichide și gaze și se datorează transportului de căldură prin mișcarea moleculelor fluidelor. Fenomenul intervine la suprafața de contact a elementelor de construcții cu aerul interior sau exterior.

c. Transferul energiei termice prin radiație este procesul prin care căldura este transferată de la un corp cu temperatură ridicată la un corp cu temperatură scăzută, corpurile fiind separate în spațiu. Schimbul de căldură prin radiație se realizează de la distanță, fără contact direct între corpuri. Fenomenul are sens dublu: un corp radiază energie, dar și absoarbe energia emisă sau reflectată de corpurile înconjurătoare. Radiația termică are loc sub formă de unde electromagnetice și intervine în mod semnificativ la diferențe mari de temperatură între corpurile solide, sau între solide și fluide, cum este în cazul elementelor de încălzire din locuințe (radiatoare).

2. Confortul termic

Corpul omenesc trebuie să fie menținut continuu la o temperatură constantă, în jurul a 370 C, în care scop căldura internă a acestuia trebuie evacuată în mediul înconjurător. Datorită reacțiilor chimice din organism, se produce căldura care este preluată de sânge, de la organele interne și este transportată la suprafața pielii de unde apoi este eliminată în exterior prin:

- conducție,

- convecție - aprox. 25%

- radiație - aprox. 50%

- evaporare - la nivelul pielii (transpirație) și prin respirație

Pentru spațiile industriale, valorile parametrilor confortului termic în zona de lucru sunt reglementate de Normele de protecție a muncii, în funcție de categoria de muncă și de specificul procesului de producție, aceste valori trebuie respectate în zona de lucru, deci într-un plan situat la 1,5-2 m de la pardoseală.

3. Sisteme de încălzire specifice încălzirii spațiilor mari (suprafețe și înălțimi mari) - hale industriale de producție, depozite, etc.

Necesarul de căldură pentru încălzirea spațiilor mari nu poate fi asigurat de instalațiile de încălzire cu corpuri statice. În aceste condiții pentru încălzirea spațiilor, funcție de modul în care se transmite căldura se disting următoarele sisteme de încălzire:

- cu aer cald, în care caz încălzirea încăperii se realizează prin amestecul aerului cald introdus, cu aerul încăperii

- prin radiație cu ajutorul elementelor radiante ale instalației, cedarea de căldură prin radiație fiind preponderentă

În cazul încălzirii cu aer cald ta > tmr iar în cazul încălzirii prin radiație ta < tmr.

Încalzirea cu aer cald

Avantaje:

- încălzirea rapidă a încăperilor după punerea în funcțiune a instalației

- evitarea pericolului de înghet

- cuplarea acestui sistem cu sistemul de ventilare sau condiționare

Dezavantaje:

- transportul unor debite mari de aer cald pentru acoperirea pierderilor de căldură, datorită capacității termice scăzute a aerului

- răcirea rapidă a încăperilor după întreruperea alimentării cu aer cald

- se creează curenți de aer cu viteze mari ;

- se realizează o încălzire neuniformă a încăperii, atât în plan orizontal, dar mai ales pe înălțime ;

- ca urmare a supraîncălzirii zonei superioare a încăperii rezultă o creștere a consumului de căldură și implicit a consumului de combustibil ;

- răspândirea mirosurilor neplacute și a altor nocivități în cazul sistemelor de încălzire care utilizează, parțial sau total, aerul recirculat

- riscul apariției zgomotelor, în funcție de performanța echipamentelor

- dificultăți în reglarea termică a instalației în funcție de necesitățile energetice interioare

- pentru combaterea efectului radiant al suprafețelor reci asupra ocupanților se impune și încălzirea perimetrală cu corpuri statice.

Încălzirea prin radiație

Avantaje:

- asigură un grad de confort termic mai ridicat, întrucât temperatura suprafețelor de construcții ce delimitează încăperea este mai ridicată și mai uniform, iar temperatura aerului interior este mai scăzută cu 1-40C

- realizează în încăpere un gradiant de temperatură mai redus, uniformitate a temperaturilor în zona ocupată, se limitează stratificarea aerului pe înaltime ;

- curenții de aer dispar ; ambient mai curat prin diminuarea împrăștierii prafului anorganic, suport al florei bacteriene

- pierderile de căldură prin elementele de construcție sunt mai mici

- temperatura de confort se asigură în scurt timp de la punerea în funcțiune a instalației

- asigură posibilitatea încălzirii locale

- asigură posibilitatea încălzirii spațiilor deschise

- economii de combustibil între 30-70% față de încălzirea cu aer cald

Dezavantaje :

- în încăperile unde se impune climatizare sau în încăperile unde se produc diverse degajări de umiditate, nocivități, praf etc., care necesită ventilarea lor pe cale mecanică, combinarea instalațiilor de încălzire prin radiație cu instalații centralizate de condiționare (ventilare, purificare, dezumidificare, răcire) duce la costuri de investiție ridicate.[1]