The art of air blast freezing: Design and efficiency considerations



tải về 1.05 Mb.
Chế độ xem pdf
trang10/15
Chuyển đổi dữ liệu21.11.2023
Kích1.05 Mb.
#55716
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15
The art of air blast freezing Design and
LEO PHAM, Document, Email sample
Q
int
¼ _
m
int
ðh
3
h
6
Þ ¼ _
m
evap
ðh
2
h
3
Þ þ _
m
evap
ðh
5
h
7
Þ
(25)
10.6. Complete system model
The system model consists of the individual component models
linked together.
Fig. 8
shows the flow chart of the complete system
model. The condenser model uses two loops to determine the
fraction of the tube length required for the superheat and two-
phase sections according to the condenser inlet air temperature,
air mass flow rate and the refrigerant condensing pressure. The
evaporator model has one loop used to determine the fraction of
the tube required for the two-phase section according to the freezer
air inlet temperature, air mass flow rate and the refrigerant evap-
orating pressure. The complete model has an additional loop on the
superheat to ensure the energy balance between the evaporator,
condenser and compressors is met. The model is used as a tool
to analyse the thermodynamic performance of the system
(i.e. system COP).
11. Model validation and results
The two-stage compressor model consisted of two individual
compressor models, the LSC (
_
m
1
) and HSC (
_
m
3
). The compressor
model predicted the LSC mass flow rate to within 7% of the nine
measured mass flow rates. Similarly, the compressor model pre-
dicted the intercooler mass flow rate to within 13% of the
measured mass flow rates. The modelled condenser capacity
agreed to measured capacity to within 5% of the 13 measured data
points, as shown in
Fig. 7
.3 (
Fig. 9
).
The evaporator model was validated using the measured
refrigerant mass flow rate. The outputs of the evaporator model are
the refrigerant superheat and the outlet temperature of the air. The
modelled evaporator capacity agreed with the measured capacity
to within 4%. The system model was validated with the recorded
data from the unloaded freezer. The experimental data was
collected over a 4 h period where the evaporator load dropped from
75 kW to 45 kW. The ambient air over this period varied from
17.4

C to 19.7

C.
Fig. 7
.6 shows the model predicted COP against
the measured COP, where the model COP agreed to within 8% of
the 11 measured data points (
Fig. 10
).
P. Dempsey, P. Bansal / Applied Thermal Engineering 41 (2012) 71e83
78


It was very encouraging to note that the model predicted the
evaporator air outlet temperature very accurately to within an error
of 2%. This established the accuracy and the validity of the model,
which now could be used to predict performance of a blast freezer
as well as a design tool for future blast freezers in order to achieve
higher energy efficiency.
12. Design improvements
Odey
[47]
investigated performance enhancing measures of
a batch air blast freezer. He found that generalised rules of thumb
have been used for the design of air flow through blast freezers.
Critical aspects of the design and implementation of the airflow
circuit are often excluded from the refrigeration contract, resulting
in poorly implemented and underperforming facilities. Typically,
the refrigeration contractor’s response to poor freezer perfor-
mance is to increase the fan capacity and power. It was found that
simply increasing the air flow by increasing fan speed did not
necessarily increase the air speed through the cartons in the
freezer. The higher fan speed resulted in negative velocities at the
fan inlet due to the formation of a large unstable vortex. As a result
more heat was added to the freezer from the fans thus reducing
the efficiency.
The following modifications were installed on the air blast
freezer:
 Baf
fling on the top and sides of the freezing chamber
 Fan inlet cone and diffuser
 Air inlet and discharge vanes on corners
 Variable speed drive on fan
Prior to the modifications the air flow entering the fan was
highly unstable with significant flow reversal. This turbulence
reduced significantly with the above modifications. Most of the
pressure drop in the unmodified freezer occurred at the 90

turning
points, whereas the modified freezer had the largest pressure drop
through the product pallets. As a result of the experiment, the
existing 11 kW fan motors drawing 8.7 kW were replaced with
Fig. 8.
System model flow diagram.

tải về 1.05 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương