2 (1176234), страница 10
Текст из файла (страница 10)
По этойпричине решение уравнения (7.1) сводится к графическому определению qF при58разных перепадах температур межу стенкой и средами, обменивающимися теплотой.Среднюю логарифмическую разность температур в испарителе вычисляютпо уравнениюΘm =t s1 − t s 2,ln[(t s1 − t0 ) / (t s 2 − t0 )](7.2)Охлаждение рассола в испарителях составляет примерно 3-5 0С, а Θm = 5÷70C, причем для хладоновых аппаратов больше, чем для аммиачных. Оптимальные значения ∆ts и θm определяют технико- экономическим расчетом.При расчете qF учитывают термическое сопротивление стенки и загрязнений.В аммиачных испарителях оно составляет (0,7÷0,9) ⋅10-3 (м2∙К)/Вт.
В хладоновых аппаратах с гладкими стальными трубами (0,45÷0,6) ⋅10-3 (м2∙К)/Вт; в аппаратах с медными накатными трубами (0,2÷0,3) ⋅10-3 (м2∙К)/Вт.Графоаналитический метод расчета испарителя так же, как и расчет конденсатора, сводится у определению плотности теплового потока. Плотность теплового потока со стороны теплоносителя к стенке с учетом всех термических сопротивленийq Fs =Θm1/ αs + ∑δ1λ1,(7.3)Тепловой поток со стороны рабочего вещества, отнесенный к площади поверхности со стороны теплоносителя,q Fs = α а Θ а Fa / Fs ,(7.4)В этих уравнениях θs= tsm - tcm; θа= tsm - t0; ts= tsm = t0 + θm; Fa - площадь поверхности теплообмена со стороны охлаждаемой жидкости. Задаваясь несколькими значениями θа (0≤ θа ≤ θm), находим соответствующие значения qF, по которым строим график зависимости ( ) и ( ) дает искомый тепловой поток.Коэффициент теплопередачи аппарата, отнесенный к площади поверхностисо стороны хладоносителя, определяют по уравнениюk Fs = q Fs / Θ m ,(7.5)Коэффициент теплоотдачи со стороны рабочего веществаα a = q Fs / Θ а ,(7.6)597.2.
Расчет кожухотрубных испарителей заполненного типаВ начале расчета задаются размерами труб, из которых будет составленаплощадь теплопередающей поверхности (диаметром труб и их типом), принимают состав хладоносителя и его концентрацию, а также скорость движения.Теплофизические параметры теплоносителя определяют по таблицам егосвойств в зависимости от принятой концентрации ξ, которая должна быть такой, чтобы температура замерзания рассола tзам была ниже температуры кипения на 5 - 10 0С.Из уравнения теплового баланса испарителя находят массовый расход теплоносителяGs =Q0,cs (t s1 − t s 2 )(7.7)и число труб в одном ходе аппаратаn1 =4Gs,πd вн2 ωρ(7.8)Полученное значение n1 округляют до целого и по уравнению (7.8) уточняютскорость движения теплоносителя ω.По вычисленному числу Re определяют характер движения теплоносителя ивыбирают расчетное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи.Плотность теплового потока qFвн со стороны теплоносителя с учетом термического сопротивления стенки и загрязнений, отнесенную к площади внутреннейповерхности, вычисляют по уравнению (7.3).
Плотность теплового потока состороны рабочего вещества, отнесенную к площади внутренней поверхности,находят по уравнению (7.4). Например для аммиачного испарителя с учетомуравнения (6.9) при кипении на пучке гладких труб уравнение (7.4) примет вид:q Fвн = 580θ в1, 667 Fнар / Fвн ,Полученная система уравнений позволяет графоаналитическим методом определить плотность теплового потока в испарителе, отнесенную внутреннейгладкой поверхности.Коэффициент теплопередачи в аппарате и коэффициент теплоотдачи отстенки к кипящему рабочему веществу вычисляют по уравнениям:k Fвн = qFвн / Θ m ,α Fвн = q Fвн / ΘаПосле определения по уравнению (7.1) площади внутренней поверхноститеплопередачи Fвн выполняют конструктивный расчет аппарата, позволяющийзатем осуществить его конструкторскую разработку.60Конструктивные размеры аппарата и его теплопередающая поверхность связаны соотношением:Fвн = πd вн n1l1 z ,где dвн - внутренний диаметр трубы, м;n1- число труб в одном ходе;l1 - длина труб в аппарате, м;z - число ходов.Общее число труб в испарителе n=n1z определяет диаметр аппарата придлине l1.
пучок труб в кожухотрубных испарителях располагают по сторонамконцентрических шестиугольников со смещением в нижнюю часть обечайки.Верхнюю часть освобождают от труб, чтобы снизить уровень жидкого рабочеговещества по высоте.Число ходов в аппаратах четное и равно 2 - 8. Принимая число ходов z, определяют общее число труб n и уравнению (4.17) число труб m по диагоналивнешнего шестиугольника. Диаметр (внутренний) обечайки находят по зависимости (4.18).Оптимальное соотношение между длиной аппарата l1 и Dвн составляет 4- 6.7.3. Расчет кожухотрубных оросительных испарителейТепловой поток со стороны хладоносителя определяется так же, как и в случае с кожухотрубным испарителем затопленного типа. Тепловой поток со стороны испаряющегося на поверхности горизонтального пучка труб пленки хладонов с учетом уравнений (6.26) и (7.4) находят по зависимостиq Fвн = С22, 7 р 0, 73Θ 2а, 7 Fнар / Fвн ,(7.9)Решая графоаналитическим методом систему уравнений (7.3) и (7.9), определяют qFвн и Fвн.
Далее выполняют конструктивный расчет аппарата и дляполученных конструктивных соотношений вычисляют плотность орошенияпучка труб рабочим веществом(7.10)Г = Ga / (l1 ρnэ ) ,где Gа — массовый расход рабочего вещества, кг/с;l1 — длина трубы, м;ρ — плотность жидкости, кг/м3;nэ — эквивалентное число параллельных труб по ширине пучка,n э = 1,04π2n 0,5 (s1 / s 2 )0,5(7.11)61где n - общее число труб в пучке;s1 и s2 - горизонтальный и вертикальный шаги труб в пучке, м.Полученное численное значение орошения Г позволяет установить правильность применения уравнения.Для этого по уравнению (6.25) определяют тепловой поток в начале закипания qFн.э. Если qFвн > qFн.эFнар /Fвн и Г лежит в допустимых пределах (0,3 ÷2,4) ⋅104м3/( м⋅с), расчет выполнен правильно.
В противном случае его повторяют сучетом уравнения (6.24).7.4. Испарители с кипением рабочего вещества внутри труб и каналовВ кожухотрубных испарителях с кипением хладона внутри труб движениетеплоносителя имеет сложный характер: на одной части поверхности жидкостьдвижется поперек труб, на другой — вдоль. Однако первая часть поверхностипреобладает, поэтому коэффициент теплоотдачи рассчитывают по уравнению(3.18), а тепловой поток относится к наружной (гладкой) поверхности теплообмена и может быть рассчитан по уравнению (7.3). При определении α скоростьтеплоносителя принимают ω≤ 0,5 м/с.Тепловой поток со стороны хладонов, кипящих в горизонтальных трубах свнутренним оребрением, находят с использованием уравнений (6.17) и (6.18).Расчет выполняют в следующей последовательности.
Задаваясь скоростьюдвижения хладона w, вычисляют его массовую скорость wp и число труб в одном ходе(7.12)n1 = Ga / ( f жωρ ),где fж — «живое» сечение внутри оребренной трубы, м (для медных внутриоребренных десятиканальных труб с dнар = 20 мм fж = 1,1724 ⋅10-4).Число n округляют до целого и по нему уточняют значение w.Массовая скорость хладона wp определяет уравнение, по которомурассчитывают тепловой поток.Для тепловых потоков по уравнению (6.17)q Fнар = С 1,176 (ωρ )1,176Θ а Fвн / Fнар ,(7.13)При тепловых потоках по уравнению (6.18)q Fнар = А2,5 (ωρ ) d −0,5Θ а2,5 Fвн / Fнар ,0,5(7.14)Коэффициент оребрения Fвн/ Fнар=β входящий в уравнения (7.13) и (7.14) длявышеназванных труб, равен 2,52.Совместное решение графоаналитическим методом уравнений ( 7.3) и (7.13)или (7.14) определяет плотность теплового потока в аппарате.
Сопоставляя по-62лученное значение qF с данными рекомендациями, устанавливают правильностьприменения уравнени. Поверхность теплопередачи Fнар вычисляют по уравнению (7.1) с учетом значения qF нар.Кожухотрубные испарители с кипением внутри труб имеют, как правило,число ходов z = 2. По этой причине скорость рабочего вещества должна бытьнебольшой, тогда аппарат будет иметь ограниченную длину и отношение l1/Dдолжно лежать в пределах 4 - 6 с уменьшенным числом перегородок по длине исопротивлением движению хладоносителя.Конструктивным расчетом, аналогично расчету кожухотрубного испарителя,определяют общее число труб в пучке n, длину труб в пучке l1 , внутреннийдиаметр обечайки Dвн.Расстояние между перегородками по длине аппарата находят исходя из вычисленного "живого" сечения на пути теплоносителяилиFж = Vs / ω s = Q0 / (cs ∆t sω s ρ s ) ,Fж = nэl ′(s1 − d нар ) ,(7.15)(7.16)Отсюда расстояние между перегородками (шаг)l′ =Fж,nэ (s1 − d нар )(7.17)где ns - эквивалентное число труб по ширине пучка ;s1 - горизонтальный шаг труб, м;dнар- наружный диаметр труб, м.Число перегородок по длине пучкаz ′ = l1 / l ′ ,(7.18)При расчете пластинчатых испарителей с кипением внутри вертикальныхканалов тепловой поток со стороны теплоносителя удобно относить к площадивнутренней гладкой поверхности 1 Fвнδ F q Fвн = Θ а / + ∑ 1 вн α Fλ1 Fнар s нар(7.19)где αs- определяют по уравнениям (11.18) или (11.19) /1/ в зависимости от характера течения теплоносителя при средней скорости ω≤ 0,6 м/с.63Стандартные панели, из которых компонуют секции пластинчатых испарителей, имеют следующие размеры: шаг каналов по длине панели s1 = 38мм;толщину перемычки между каналами δр=5 мм; длину перемычки 2hр=13 мм;наружный диаметр канала dнар=25 мм; внутренний диаметр канала dвн=20 мм;число каналов z =11; длину панели l =0,42 м; высоту панели H=0,77 м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
