Fabbisogno energetico
Flussi di calore
Respirazione / Maturazione
Raffredddamento / Congelamento
Trasmissione di calore dalle pareti
è il calcolo del calore che va tolto o aggiunto
ad un oggetto o ambiente
perché raggiunga e mantenga una determinata temperatura.
Permette di definire la POTENZA della MACCHINA da installare.
- prodotto da refrigerare:
– respirazione / maturazione
– raffreddamento e congelamento - ricambio dell’aria
- trasmissione di calore dalle pareti
- illuminazione
- apporti calorici dal corpo umano
- calore ceduto dall’evaporatore
– motori dei ventilatori
– resistenze di sbrinamento
– riscaldamento dello scarico - altre fonti (che dipendono dal caso)
La respirazione (anche detta maturazione) di un prodotto, è il flusso di calore emesso dagli alimenti immagazzinati.
La respirazione è tanto maggiore, tanto più la temperatura è alta, perché é direttamente proprozionale alla proliferazione batterica (cenni di microbiologia alimentare).
Il calore specifico dell’acqua è quello più alto, quindi se quello dell’alimento non è conosciuto, utilizzare quello dell’acqua di 4,2 kJ/(kgK) o del ghiaccio di 2,06 kJ/(kgK).
Se non si conosce il calore latente di solidificazione (dh) di un alimento, utilizzare quello dell’acqua (che è colei che solidifica a 0°C, ma non occupa il 100% del volume del prodotto) che vale 344 kJ/kg. Tra l’altro, alcuni alimenti non solidificano a 0°C, ma qualche grado sotto.
La potenza di una cella di refrigerazione sarà fortemente influenzata dal fatto che un prodotto arrivi già in temperatura, oppure che debba venir raffreddato.
Più il processo deve essere rapido e maggiore sarà la potenza necessaria.
Per raffreddamenti rapidi, dopo la cottura che permette di uccidere i batteri, solitamente gli alimenti vengono raffreddati negli abbattitori di tempratura, che sono dei frigo con dei ventilatori che permettono di aumentare la convezione, velocizzando il processo di raffreddamento.
TRASMISSIONE DI CALORE DALLE PARETI
Il flusso di calore va dal caldo verso il freddo. Quindi, per una cella di refrigerazione si parlerà di rientrate di calore, mentre che per un locale da riscaldare si parla di dispersioni di calore.
FLUSSI DI CALORE
CONVEZIONE: flusso di calore tra corpi che differiscono tra loro dello stato d’aggregazione dove si crea un moto convettivo che permette a molecole diverse di venire a contatto. Esempio: fluido (gas o liquido) a contatto con materiale solido.
La convezione dipende dallo stato di spostamento del fluido
(↑velocità ⇒ ↑turbolenza ⇒ ↑passaggio di calore)
tanto più il flusso è turbolento, tante più molecole vengono a contatto con l’altro materiale (di stato differente: gas – liquido, gas – solido, liquido – solido) e quindi aumenta la trasmissione di calore.
| Tipo di convezione | Coef. di convezione α [W/(m2K)] |
| naturale di aria | 5…15 |
| forzata di aria | 25…30 |
| forzata ad acqua | 300…11’000 |
Gli ABBATTITORI di temperautra sfruttano una convezione forzata dell’aria (ventilatori) per velocizzare il raffreddamento.
L’impianto SHOCK (imersione del prodotto in liquido freddo) è più rapido degli abbattitori, perché con i liquidi il numero di molecole a contatto sarà migliaia di volte superiore.
CONDUZIONE: flusso di calore tra corpi dello stesso stato di aggregazione. Esempio: all’interno della stessa parete o con pareti solide a contatto.
La conduzione dipende dal tipo di materiale e dallo spessore della parete (d).
La conduzione si riduce, tanto più una parete è spessa, oppure tanto più è minore il coeffiente di conduzione (λ) del materiale.
| Materiale | Coef. conduzione λ [W/mK] |
| Aria | 0,025 |
| Poliuretanto PUR | 0,022…0,038 |
| Polistirolo EPS | 0,032…0,042 |
| Acqua | 0,58 |
| Legno | 0,12…0,40 |
| Calcestruzzo | 1…2 |
| Cemento armato | 2,3…2,5 |
| Inox | 15 |
| Titanio | 23 |
| Acciaio | 52 |
| Ottone | 110 |
| Alluminio | 204 |
| Rame | 381 |
RADIAZIONE: propagazione di calore mediante onde elettromagnetiche (non preso in considerazione in questo contesto).
TRASMISSIONE GLOBALE
Per maggiori dettagli: calcolo del coefficiente di trasmissione U
Oltre a quanto visto in precedenza, il flusso di calore è maggiore, tanto piu grande sarà la differenza di temperatura (tensione terimca) e l’area della parete.
CONTINUA…
