2 (1176234), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Координаты расчетной плотности теплового потока qрасч и θа находятся в точке пересечения m.4.1. Расчет проточных кожухотрубных конденсаторовВ этих конденсаторах обычно применяют стальные гладкие трубы диаметром 25х2,5 мм, 20х3 мм, 57х3,5 мм, а также медные трубы с накатными ребрами, полученные из заготовки 20х3 мм.По выбранной степени нагрева воды в конденсаторе определяется расходводы через конденсаторG w = Qw /(c w ∆t w ) ,где сw – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг∙К);∆tw – разность температур воды на входе и на выходе, оК.Среднюю логарифмическую разность температур находят по формуле (4.1).По выбранной формуле для расчета коэффициента теплоотдачи со стороныводы при заданном значении скорости воды и определенным теплофизическим свойствам воды рассчитывают αw.
Выбрав расчетную зависимость для коэффициента теплоотдачи со стороны хладагента αа записываем систему урав-33нений. В качестве расчетной поверхности принимаем внутреннюю поверхностьтруб.α= 0,724Fr ⋅ g ⋅ ρ2 ⋅ λ3ψ п ε wθa3/4 нμ ⋅ d ВНFвнq w вн =θm −θa.δι1+∑αwλι(4.11)(4.12)Определив графическим способом значения величин плотность тепловогопотока находят площадь теплопередающей поверхности:Fвн = Qк/(qвн)(4.13)Рис.4.2.
Графоаналитический метод определения плотности теплового потокаКонструктивный расчет.Суммарная длинна труб:L = F вн/(π∙dвн)Определяется число труб в одном ходе исходя из скорости:(4.14)34n1 =4 ⋅ Gw;ρw ⋅ π ⋅ d ВН ⋅ ω(4.15)Значение n1 округляют до ближайшего целого четного числа и приняв длинуодной трубы, определяют общее число труб в аппаратеn=L/l,(4.16)где l - длина одной трубы, м.Трубы на плоскости трубной решетки размещают обычно внутри правильного шестиугольника (рис.4.3). При таком способе размещения число трубможно определить по формулеn = 0.75 ∙ m2 + 0.25(4.17)где m – число труб в диагонали.Из этой формулы находим значение m.Диаметр трубной решеткиD=ms.(4.18)Проверяют отношение l/D , для которого рекомендовано значение l от 4 до8. При необходимости корректируют и производят повторный расчет, добиваясь требуемого значения l/D.Число ходов по воде z=n/n1.
Его обычно выбирают четным, чтобы патрубкивхода и выхода воды располагались в одной крышке.По выбранному числу ходов определяют конфигурацию перегородок вкрышках аппарата.Рис.4.3. Размещение труб в трубной решетке354.2. Расчет оросительного конденсатораПри расчете оросительного конденсатора определяют его теплопередающуюповерхность и на основе технико – экономического анализа выбирают оптимальные значения средней температуры воды и расхода свежей воды, добавляемой в систему охлаждения.Средняя температура воды в аппарате устанавливается на 4 – 6 оС вышетемпературы мокрого термометра, т.е. tср=tа+(4-6) оС. Учитывая небольшой нагрев воды tср= 0,5(t1+t2).Количество добавляемой воды определяют из уравнения смешения:с* G * t1 = с * Gсв * tсв + с ( Gсв – Gсв) t2(4.19)Обозначим t2 – t1=∆ t и G /G=ξ; из уравнения (4.19) получимt2 =∆tξ+ t cв ;для ориентировочных расчетов принимаем ∆t = 2 – 5oC и ξ= 0.2 – 0.3Приняв средне логарифмическую разность температур 2 – 4oС; определяемтемпературу конденсации из формулы (4.1).
При этой температуре определяемсвойства хладагента. Выбираем формулу для расчета коэффициентов теплоотдачи со стороны хладагента αа и со стороны охлаждающей среды αw. Для этогоиспользуют соответственно зависимости для теплоотдачи при конденсации вгоризонтальных трубах и для теплоотдачи к воде, стекающей пленкой. Составляется система уравнений и определяется расчетная плотность теплового потока qвн, внутренняя и наружная поверхность теплопередачи Fвн и Fн.
Для расчетакоэффициента принимают расход воды на 1м периметра труб Гl в пределах0,25 - 0,5 кг/(м∙с).Расход воды подаваемый на орошение определяется из теплового балансаQk + с∙G··t2 = Qв + с(G – Gисп)t2Q − QВ + С ⋅ Gисп ⋅ t 2G= К.С ⋅ (t 2 − t1 )(4.20)(4.21)Количество теплоты Qв вычисляют по основному уравнению для тепло и''массообмена воды и воздуха Q В = σ ⋅ FН ⋅ β ⋅ (i ср− i1 ) ⋅ A. , σ- коэффициент ис-парения, кг/(м2∙С); β = 2- коэффициент учитывающий увеличение поверхности испарения в результате образования струй; А - поправочный коэффициентA = 1 − t ср (d1 − d ср// ) /(i1 − iср// ) .Коэффициент σ находят из соотношения36σ = αв/ср,где αв – коэффициент теплоотдачи воздуху при отсутствии испарения влаги,Вт/(м2∙К);ср - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг∙К).αв = 17 -35 Вт/(м2∙К).ср= 1020 Дж/(кг∙К).σ = (1,67 – 3,43)10-2 кг/(м2∙с).''Количество испарившейся воды Gисп = σ ⋅ FН ⋅ β ⋅ (d ср− d1 ) .Рис.4.4 Оросительный конденсатор:а- изменение состояния воздуха в d-i диаграмме; б- схема работыG – расход воды на орошениеt1 – температура воды поступающей на орошениеGсв – расход свежей водыt2 – температура воды на выходе из КДQв – кол-во теплоты переданное воздухуQк – теплота конденсацииGисп – количество испарившейся влаги.Конструктивный расчет оросительного конденсатора.1.Принимается длина трубы l = 5 – 6 метров.2.Расчет числа змеевиков (параллельно орашаемые трубы)z = 0.5 · G/ (l ∙ Гl);Расчет числа труб в в одной секции37n1 =FHπ ⋅ d ВН ⋅ l ⋅ z;Расчет оросительного конденсатора производится для различных значенийtk, tcp, ∆t, ζ .
Выбирают тот вариант который обеспечивает наибольшую экономическую эффективность холодильной машины.4.3. Расчет испарительного конденсатораТеплота в этом конденсаторе отводится в основном за счет испарения воды,поэтому температура практически постоянна в змеевиковом пространстве tw =const. Эту температуру рекомендуется принимать на 8 – 10 оС выше температуры мокрого термометраtw = ta + (8–:–10)o C. Температура конденсации выше темперы воды на 3 оСtk = tw + 3 o C.Количество испарившейся водыG исп = G в (d2 – d1);где d2 и d1 влагосодержание воздуха на выходе и на входе в конденсатор соответственно, кг/кг.В результате уноса влаги количество свежей воды на 10 - 15 % больше испарившейся.
Расход воздуха Gв (кг/с) обычно задан и определяется производительностью вентилятора.Тепловой баланс конденсатора:Qk = GB (i2 – i1) = A· σ ·FH β · (iw – icp),(4.22)где i1 и i2 – энтальпия воздуха соответственно на выходе и входе аппарата;iw- энтальпия насыщенного воздуха при температуре ;iср - средняя энтальпия воздуха в конденсаторе.Средняя энтальпия воздуха неизвестна и чтобы исключить ее запишемуравнение для элементарной поверхности конденсатораGB · di = A· σ· β · (iw – i) ·dF.(4.23)Интегрированием этого уравнения получаем значение теплопередающей поверхностиFН =G(i − i )⋅ ln w 1 .δ⋅β⋅A(iw − i2 )В(4.24)38Значение αв определяют по формулам для поперечного обтекания пучковгладких или оребренных труб.
Скорость воздуха принимают в пределах 3 – 6м/с (большая скорость может привести к значительному уносу воды).Кроме того, площадь определяется графоаналитическим методом.q wвв = α wпп (t − t w )( Fo/ / Fвн/ );q а.вн = α а (t − t ст ),(4.25)где αw – приведенный коэффициент теплоотдачи со стороны воды;Fo/ и Fвн/ – основная и внутренняя поверхность 1 м оребренной трубы.Коэффициент αw рассчитывают по формуле (3.22).
Определив значение qFвн,находят площадь наружной поверхностиFн = βорQк/ qFвн,(4.26)где βор – коэффициент оребрения.Значение Fн по уравнениям должны быть равны, в противном случае следуетпринять другое значение tw или Gw и повторить расчет.Суммарную длину труб во фронтальном сечении вычисляют по уравнениюGw = 2 l∙Гl.Массовый расход циркулирующей воды ориентировочно принимают 2,3 л/сна 100 кВт тепловой нагрузки на конденсатор. Конструктивный расчет аналогичен конструктивному расчету оросительного конденсатора.4.4. Расчет воздушных конденсаторовВ этом случае последовательность расчета такая же, как и для проточныхаппаратов.
Предварительно принимают параметры ореберной поверхности,степень нагрева и скорость воздуха во фронтальном сечении. Массовый потоквоздуха определяют из уравнения теплового баланса конденсатора:Qk = c pGB (t2 − t1 )(4.27)где GB - массовый поток воздуха, кг/с;t1 и t2 - температуры воздуха на выходе в аппарат и выходе из него.При выборе скорости воздуха кроме экономических факторов принимают вовнимание допустимый уровень звука. Для малых холодильных машин с герметичными и сальниковыми компрессорами рекомендуются скорости воздуха соответственно в пределах 3.5 – 4,5 м/с и 4,5 – 6,5 м/с. В крупных конденсаторахскорость воздуха может достигать 10 м/с и больше.39Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха вычисляют по зависимостям,полученным для условий поперечного обтекания пучков горизонтальных ореберных труб.Выбрав расчетную зависимость для теплоотдачи со стороны рабочего вещества, конденсирующегося внутри горизонтальных труб, составляют системууравнений:qавн = α aθ a 1 12 Fвнq В.ВН = (θ ь − θ а ) / +α в.пр β ор Fвн + Fнδ i ∑λiгде αВ.ПР - коэффициент теплоотдачи к воздуху, приведенный к наружной поверхности.После определения qвн и Fвн осуществляют компоновку пучка, которая, как ив случае испарительного конденсатора, должна обеспечивать площадь поверхности теплопередачи и принятую скорость воздуха во фронтальном сечении.Последнее требование выражено уравнениемGB = Fжωρ(4.28)где Fж - площадь «живого» фронтального сечения, м2;ω - скорость воздуха, м/с;ρ - плотность воздуха, кг/м3.При несовпадении значений GВ, определенных по уравнением (4.27) и (4.28),следует скорректировать значение ω или (t1-t2) и повторить расчет.5.
ИСПАРИТЕЛИ ПАРОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН5.1.Классификация испарителейКлассификация испарителей может быть различной в зависимости от принципа, положенного в ее основу,По характеру охлаждаемой среды (по назначению) испарители можно разделить на следующие группы:1)испарители для охлаждения жидких хладоносителей и технологических продуктов;2) испарители для охлаждения воздуха и газообразных технологическихпродуктов;3) испарители для охлаждения твердых технологических продуктов; '4) испарители-конденсаторы.40Ко второй группе относятся батареи и воздухоохладители непосредственного охлаждения, которые будут рассмотрены в главе 8. В этойглаве будут рассмотрены теплообменные аппараты, обозначаемые обычно термином «испарители» и используемые для охлаждения жидких хладоносителейи жидких технологических сред (при включении испарителя в какой-либо технологический процесс), а также испарители-конденсаторы каскадных машин.В зависимости от условий циркуляции охлаждаемой жидкости различаетсяиспарители двух типов:1) с закрытой системой циркуляции охлаждаемой жидкости, прокачиваемой насосом (закрытый тип) — испарители кожухо-трубные, кожухозмеевиковые;2) с открытым уровнем охлаждаемой жидкости, циркуляция которой виспарителе создается мешалкой (открытый тип)—испарители вертикальнотрубные, панельные.По характеру заполнения холодильным агентом испарители делятся на затопленные (межтрубное пространство затоплено) и незатопленные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
