4 (1176237), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

После сборки секцииподвергают горячему оцинкованию.Применяются три типа охлаждающих батарей: коллекторныеоднорядные пристенные и потолочные; змеевиковые однорядныепристенные и потолочные; коллекторные однорядные потолочные сувеличенным шагом труб.

Схемы секций даны на рис. I8, атехнические характеристики в таблице I0.При компоновке аммиачных батарей и батарей дляхладоносителей желательно, чтобы общая длина одного шланга непревышала 80…100 м.Для расчета батареи, т.е. для определения требуемойповерхности теплообмена, необходимы следующие исходныеданные:1.2.3.4.5.Холодопроизводительность батареи Q0, Вт;Температура воздуха в камере tв , С;Относительная влажность воздуха в камере  ;Барометрическое давление Рб, кПа;Разность температур между воздухом камеры и температуройстенки трубы t=tв-tст , С; ( обычно t = 5…20 С).62Тип секцииУсловныеобозначенияРис.I8.

Схемы стандартных секций оребренных охлаждающихбатарей : а — одноколлекторная (СК.); б— змеевиковая головная(СЗГ); в — змеевиковая хвостовая (СЗХ); г — средняя (СС); д —змеевиковая (СЗ); е — двухколлекторная (С2К)Таблица 10Размеры, ммдлина высоташагтрубПлощадьЧисло охлаждающейтрубповерхности,пом2высоте при шаге ребер,мм2030Масса, кгпри шагеребер, мм2030275027502750640960128016016032046416,8525,116,8511,717,511,794,4 74,2136,2 110,6102,7 82,6СЗГ275027506409601601604616,8525,111,717,590,4 70,7136,3 105,5ЗмеевиковыехвостовыеСЗХ275027506409601601604616,8525,1' 11,717,591,0 70,8136,4 105,5СредниеССЗмеевиковыеСЗДвухколлекторныеС2К300042506000200042502000640960128064096064016016032016016016046446418,439,036,99,1539,19,1512,7527,025,36,427,16,498,2 76,1209,0 162,0212,0 167,068,0 52,6212,0 162,074,8 60,04250960160639,127,1219.0 173,0ОдноколлекторныеСКЗмеевиковыеголовныеКроме этого необходимо определиться с допустимой толщинойинея (ин, например 3…6 мм) и конструкцией батареи (гладкотрубнаяили оребренная, однорядная или двухрядная).

Для гладкотрубнойоднорядной батареи достаточно задать размеры трубы (dнар) , числотруб (nтр) и их шаг по вертикали (S1). Для оребренной 63дополнительно задаются размеры оребрения: шаг (u), высота (h) итолщина ребер (р).При проведении теплового расчета площадь теплопередающейповерхности батареи (внутренняя или наружная, в зависимости оттого к какой поверхности относится тепловой поток ) находится изусловия равенства удельных тепловых потоков qв и qaпередаваемыхот воздуха хладоагенту или хладоносителю, при определеннойтемпературе воздуха охлаждаемого помещения и стационарномрежиме работы аппарата.Значения этих удельных тепловых потоков, отнесенных кнаружной поверхности теплообмена, определяются следующимобразом:Fнарqв   в tв  tст ,Fвн1tст t x  ,qа 1 R загра4.2.1)(4.2.2)где в= 1/(1/пр.ор + Rин )+ л, пр.ор =к(FрЕн/Fор + Fмр/Fор)приведенный(условный)коэффициенттеплоотдачи,представляющий отношение всего тепла, отданного или полученногооребренной поверхностью, к избыточной температуре основанияребра и величине поверхности, к которой осуществляется приведение( в данном случае к Fор) , для гладких труб пр.ор =к.Коэффициент конвективной теплоотдачи воздуха к для батарейсо спирально-навивными ребрами находится по эмпирическойформуле:к=2,3( tв- tст)0,25.Параметры спирально-навивных рёбер (площадь рёбер Fр иплощадь межреберных промежутков Fмр) находятся по формулам:p2h , d нар  1,36h , Fмp     d нар  DuuDгде h  h(1  0,35 ln) - условная высота ребра, аd нарFp Fор  F р  Fмр ,D=dнар+2δр .Теплоотдача оребренной батареи меньше, чем гладкотрубной.Это связано с большей длиной поверхности, по которой движетсявоздух и с некоторым затормаживанием его ребрами.64Коэффициент влаговыпадания ξ на наружной оребреннойповерхности с температурой t (принимаем t=tст) :при t>0ºС ξ=1+2480(dв-dст)/(tв-tст),при t<0ºС ξ=1+2880(dв-dст)/(tв-tст).Величину влагосодержания d можно найти по формулам:Pi=0, 61 exp 17,6ti/(242+ti)кПа di=0,622i Pi/(Pб-i Pi)при соответствующих температурах и относительных влажностях.Коэффициент эффективности всей оребренной поверхности Ен,учитывающий наряду с формой и размерами ребра и их влиянием натеплоотдачу еще и тепловое сопротивление контакта между трубкамии ребрами определяется так:Ен=Е Ск +(1-Е Ск)/β , где β=Fнар/Fвн .Для ребер накатных и насадных с последующей металлизациейСк=1.

Для ребер с воротником, насаженных на обезжиренную трубку,при заполнении возможного зазора конденсатом из воздуха Ск≈1.Поэтому принимаем Ен=Е=th(mh)/mh.Величина m при сухом охлажденииmпри выпадании влаги в виде росы m при выпадании влаги в виде инея m 2 p p2 p  p,,2 1 ин      рpин.Коэффициент конвективной теплоотдачи воздуха к длягладкотрубных батарей может быть найден из критериальногоуравнения для свободного движения (развитый ламинарный режим,горизонтальная труба):Nu = 0,54 (Gr Pr)0,54, Gr = g(tв- tст)d3нар/ 2, Pr=/aилик= 1,276 А ( tв- tст)/dнар0,25,где А= 0,0125n2 – 0,0358n + 1,1013 поправочный коэффициент,учитывающий число труб n по высоте батареи.Процесс теплопередачи в батареях характерен тем, чтонаружная теплоотдача осуществляется путем естественной конвекциии зависит от критерия Gr или от перепада температур между65воздухом и поверхностью охлаждения. Поэтому вследствие малыхзначений коэффициента конвективной теплоотдачи следуетучитывать и лучистое тепло т.е.:в= 1/(1/к + Rин )+ л ,где44 ТТвст    л  С л  100 100 Т в  Т ст  - коэффициент теплообменалучеиспусканием;Сл – коэффициент лучеиспускания поверхности батарей; - коэффициент облученности, зависящий от конфигурацииповерхности батареи.Для увлажненной металлической поверхности Сл=5,6Вт/м2К4,для поверхности, покрытой инеем, Сл=5,45Вт/м2К4 .Длягладкотрубныхбатарейзначениякоэффициентаоблученности приведены в таблице 11.Таблица 11БатареяОдноряднаяДвухрядная10,630,3120,820,52S/dнар340,870,900,630,7050,910,7460,920,77Общий коэффициент облученности ребристой батареи =12 .Для однорядной батареи значения 1 приводятся на рис.19.

Влияниечисла рядов учитывается коэффициентом 2 (см. рис. 20).66Ψ10,550,50,450,40,350,3D/dнар=22,50,250,233,50,1540,10,30,35 0,40,45 0,50,55 0,60,65 0,7 0,75 0,8Sp/dнарРис.19. Коэффициент облученности ψ1 для одиночной оребреннойтрубыΨ210,90,80,70,60,50,40,511,522,53S1/DРис.20. Коэффициент облученности ψ2 для однорядной батареи4.3. Методика расчета пластинчатых конденсаторовИзложенная в работе [20] методика расчета не учитываетвлияния на теплообмен скорости конденсирующегося пара притемпературном напоре «пар — стенка» менее 10°С. Однако, какотмечено в [2], в случае конденсации низкотеплопроводных веществ67с малой удельной теплотой парообразования, в частности фреонов,даже небольшие по абсолютной величине скорости пара существенноинтенсифицируют процесс теплообмена. Для обычных условийработы конденсаторов холодильных машин [q= (2…6)103 Вт/м2]скорость пара на входе в каналы конденсаторов (lпр ≈ 1 м;dэкв< 9,6∙10-3 м) достигает 5…10 м/с.

В этом случае пренебрегатьвлиянием скорости на процесс теплоотдачи неправомерно.Кроме того, ранее применяемая методика предназначена длярасчета аппаратов с идентичной геометрией каналов длятеплоносителя и конденсирующего пара. В ряде же случаев дляинтенсификации теплообмена за счет использования энергиипарового потока может оказаться целесообразным применениеконденсаторов с комбинированными каналами (с меньшей ширинойзазора канала по хладоагенту).В предлагаемой методике расчета скорректированы указанныевыше недостатки предложенных ранее методик.Исходные данные к расчету.Определяющие размеры пластин и образованных ими каналов взависимости от типа выбираемых пластин (техническиехарактеристики сетчато-поточных пластин с наклонными гофрамитреугольного профиля приведены в таблице 9).

Поверхностьтеплообмена одной пластины - Fпл; толщина δпл и материал пластины;приведенная высота пластины - lпр; эквивалентный диаметр канала состороны теплоносителя - dэкв; ширина зазора канала со стороныконденсирующегося хладагента - δк; площадь поперечного сеченияодного канала со стороны теплоносителя - Fкт и со стороныхладоагента - Fкх.Тепловая производительность конденсатора - Qк ;Температура перегрева поступающего в конденсатор пара - tп;Температура конденсации - tк;Температура воды на входе в конденсатор - tw1;Максимально допустимая величина полного гидравлическогосопротивления на стороне теплоносителя - Δpmах [Па].Теплофизические свойства теплоносителя пара и конденсатахладоагента при соответствующих температурах приведены вприложении.68Для данного типа пластин расчетные уравнения длятеплоотдачи и гидравлического сопротивления со сторонытеплоносителя имеют вид:Nu = cRemPrn(Prf / Prw)0,25,(4.3.1)ξ = A/ Ren .Предполагаемоерасчетноезначениетермическогосопротивления загрязнений со стороны теплоносителя - RT,хладоагента - Rx.Вводим ориентировочные величины: подогрев воды вконденсаторе Δtw (Δtw ≈ 2…5°С); коэффициент теплоотдачи состороны теплоносителя (с учетом термического сопротивлениястенки и загрязнений) αw, [αw= 1000…4000 Вт/(м2*К)] коэффициентобщего гидравлического сопротивления единицы относительнойдлины извилистого щелевого канала ξ (ξ≈ 0,3…5).

Как правило,конденсатор выбирается одноходовым и с противоточнымдвижением рабочих сред.Порядок расчета:1. Определяем ориентировочное значение средней температурыстенкиtC1 = (tк + twcp)/2, где twcp= (tw1 + tw2)/2.2. Для условия Δp< Δpmах из теплового баланса рассчитываетсярациональная средняя скорость воды в каналах конденсатораww  2р  t  tw  c1 wср  max2.c t  p w w3.

Вычисляем критерий РейнольдсаRe =ww dэкв / ν.4. Рассчитываем величину коэффициента гидравлическогосопротивленияξ1 = A / Ren.Физические свойства теплоносителя относятся к его среднейтемпературе twcp.Полученное значение ξ1 сравнивается с принятой ξ  1 0,5 .69при необходимости расчет повторяется при ξ = ξ15. Используя (4.3.1), определяем коэффициент теплоотдачи состороны теплоносителяαw = Nu λw/ dэкв .и с учетом термического сопротивления загрязненийαw1 = 1/ (1/ αw+ RT),-3 2где RT= (0,2…0,3)10 м К/Втполученные значения сопоставляются с первоначально принятыми,т.е.(αw1 - αw)/ αw 0,05.при необходимости расчет повторяется при αw= αw16.

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи со стороныконденсирующего хладоагента 2 3r  C napa t n  t к  gр  а  1,15  4 l t  tпр кс1.(4.3.2)Поскольку температурный напор «пар — стенка» дляконденсаторов холодильных машин обычно не превышает 5…7°С,физические свойства конденсата с достаточной точностью можноопределять по температуре насыщения tк .7. Находим среднюю плотность теплового потока в аппаратеq1 = (tк – twcp)/(1/ αw+Rx +1/ αз ),и рассчитываем поверхность теплообменаF = Q/q1.8.

Характеристики

Список файлов ВКР