Расчет Конденсатора с Воздушным Охл...аждением jmfjfhdhss...
DESCRIPTION
Расчет Конденсатора с Воздушным Охлаждениемjhfhjhdjssxhsh khjdhsTRANSCRIPT
Введение
Воздушный конденсатор холодильной машины служит для отвода теплоты в окружающую среду. Главным фактором, влияющим на режим работы кондесатора и установки в целом является температура окружающей среды, величина которой определяет прежде всего значение температуры конденсации.
Температура кондесации зависит также от теплопередающей способности конденсатора, которая в свою очередь, обусловлена конструкцией аппарата. В воздушных конденсаторах на эффективность теплопередачи влияет прежде всего теплоотдача со стороны воздуха, представляющая наибольшее термическое сопротивление.
Применение воздушного охлаждения конденсаторов, позволило значительно сократить применение прямоточного и оборотного водоснабжения, а использование водопроводных сетей стало исключением.
В настоящее время к холодильным установкам предъявляют всё более жёсткие санитарно-технические требования в целях предотвращения загрязнения водоёмов, сокращения расхода пресной воды и др. В связи сэтим использование воздушного охлаждения конденсаторов холодильных машин становится всё более актуальной задачей. Этому способствует также широкий экспорт холодильных машин в страны с ограниченнымиводными ресурсами.
Несмотря на то что системы с воздушным охлаждением конденсаторов в сравнении с водяным имеют более низкую начальную стоимость, меньшие эксплуатационные расходы и более просты в обслуживании, их эксплуатация связана с решением ряда проблем. Основными недостатками воздушных конденсаторов являются шум при работе вентиляторов, более высокая температура конденсации и соответственно повышенное энергопотребление в жаркое летнее время, а также необходимость применения специальных устройств (следовательно, усложнение схемы машины и её большая стоимость) для регулирования давления конденсации в хоодный период года при низкой окружающей температуре.
Однако преимущества воздушного охлаждения конденсаторов гораздо существеннее. Снижение уровня шума можно добиться путём выбора оптимального профиля лопаток вентилятора. Для стран с сухим климатом целесообразно, снижать температуру конденсации за счёт мелкодисперсного распыления воды в поток входящего в аппарат воздуха.
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
3ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Исходные данные
Конденсатор С литым оребрением выполняется из медных труб наружным
диаметром и толщиной стенки . Наружный диаметр
силуминовой отлитой трубы . Геометрические характеристики
оребрения: высота ребра , шаг ребер , толщина ребра в
основании , вершины — , ребро круглое,
трапециевидного сечения. Расположение труб в пучке — шахматное,
поперечный шаг труб , продольный шаг труб . Рабочий
хладагент— R22. Тепловая нагрузка на конденсатор . Температура
конденсации
Рис. 1. Схема движения теплоносителя в конденсаторе; П., К, ОХЛ — зоны
соответственно снятия перегрева, конденсации, охлаждения.
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
4ХМ 06.00.00.00 ПЗ
1. Тепловой расчет
Расчетная температура наружного воздуха вычисляется по формуле
Где — среднемесячная температура самого жаркого месяца, —
максимальная температура воздуха в данной местности, .Подогрев
воздуха в конденсаторе принимают равным , т. е.
Средняя температура воздуха в аппарате и теплофизические свойства при
. ; ;
, ;
Температура конденсации .
Примем следующую схему распределения температур между
теплоносителями в условно принятых зонах конденсатора:
а) снятие перегрева пара (охлаждение до температуры насыщения)
б) конденсация паров хладагента
;
в) охлаждение жидкого хладагента ;
Тепловые потоки в условно принятых зонах конденсатора рассчитывают по
следующим соотношениям:
а) ; ;
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
5ХМ 06.00.00.00 ПЗ
б) ; ;
в)
Значение температур воздуха в этих зонах:
Где - массовый расход воздуха через конденсатор для снятия заданной
тепловой нагрузки, кг/с;
Массовый расход воздуха
;
Средний температурный напор при снятии перегрева
Средний температурный напор при конденсации
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
6ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Средний температурный напор при охлаждении жидкого хладагента
Безразмерные температурные параметры для аппарата
Функция эффективности аппарата ,
Задаемся количеством труб в одном фронтальном ряду N = 10, принимаем
размер фронтального сечения определяем площадь
живого конденсатора
Скорость воздуха в живом сечении аппарата
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха определяем по формуле
Юдина
Для шахматного пучка труб и
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
7ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Где
Величина сz зависит от количества рядов труб по глубине; при
Критерий Рейнольдса
Коэффициент
Критерий Нуссельта
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха
Приведенная высота круглого ребра
Эффективность круглого ребра трапециевидного сечения
,
Где — теплопроводность ребра ; — средняя
толщина ребра.
Чтобы учесть неравномерность толщины ребра по его высоте, в расчет
вводится поправка в зависимости от отношения при
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
8ХМ 06.00.00.00 ПЗ
а коэффициент эффективности ребра с учетом
поправки
Площади поверхности 1 м оребренной трубы:
;
Эффективность всей оребренной поверхности при хорошем контакте ребер с
трубой
Приведенный коэффициент теплоотдачи
Коэффициенты теплоотдачи от хладагента в условно принятых зонах
снятия перегрева пара и охлаждения жидкого хладагента рассчитываются по
формулам
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
9ХМ 06.00.00.00 ПЗ
(зона ОХЛ);
при
— длина оребренной трубы конденсатора;
(зона П, рис. 1);
при условии, что определяющая
температура где и — среднемассовая температура
теплоносителя на входе и выходе трубы:
Массовый расход аммиака
Скорость движения пара в зоне снятия перегрева
Скорость движения жидкости в зоне охлаждения жидкости
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
10ХМ 06.00.00.00 ПЗ
где — площадь сечения,
Критерий Рейнольдса критерий Прандтля , где —
коэффициенты теплопроводности, динамическая вязкость и удельная изобар-
ная теплоемкость теплоносителя; — площадь проходного сечения и
периметр трубы, где
Эквивалентный диаметр
Теплофизические характеристики пара определяем при
, , , ,
при определяем теплофизические характеристики жидкого
аммиака;
, , , .
1.1. Зона снятия перегрева пара.
Коэффициент теплоотдачи определяется из критериального уравнения
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
11ХМ 06.00.00.00 ПЗ
где критерий Рейнольдса
Для труб с коэффициент , для пря-
мой трубы ,
Коэффициент теплоотдачи
1.2. Зона конденсации паров аммиака.
Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующего аммиака
определяется по уравнению
где — коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося
аммиака;
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
12ХМ 06.00.00.00 ПЗ
— расходное массовое паросодержание потока на входе и выходе из
участка конденсации, Тогда
Удельный тепловой поток со стороны воздуха, отнесенный к внутренней
поверхности трубы,
Коэффициент оребрения поверхности трубы
— термическое сопротивление вследствие загрязнения
внутренней поверхности конденсатора.
Удельный тепловой поток со стороны агента, отнесенный к внутренней
поверхности трубы,
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
13ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Из графика рис. 2
Площадь наружной поверхности данной зоны
тогда коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующего аммиака
1.3. Зона охлаждения жидкого аммиака.
Коэффициент теплоотдачи со стороны жидкого аммиака
где критерий Рейнольдса
критерий Нуссельта
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
14ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Рис. 2. Графический метод
определения температуры
стенки и средней
плотности теплового
потока
Коэффициент теплопередачи
для зоны снятия перегрева
для зоны конденсации
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
15ХМ 06.00.00.00 ПЗ
для зоны охлаждения
В связи с малыми значениями коэффициента теплопередачи в зонах снятия
перерегрева и охлаждения жидкого аммиака лучше перейти на
использование гладкиx стальных труб. Тогда площадь живого сечения
конденсатора в этих зонах
Скорость воздуха в живом сечении
Критерий Рейнольдса
Критерий Нуссельта
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
16ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха в зоне снятия перегрева
Критерий Нуссельта
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха в зоне охлаждения жидкого
аммиака
2. Конструктивный расчет
2.1. Зона снятия перегрева пара.
Коэффициент теплопередачи
Площадь наружной поверхности
Площадь 1 м гладкой трубы
Общая длина трубы
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
17ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Количество труб по глубине
Принимаем 5 рядов труб в вертикальном ряду. Глубина зоны
2.2. Зона конденсации паров хладагента.
Площадь наружной поверхности
Общая длина труб, необходимая для создания такой площади поверхности,
Количество труб по глубине
принимаем 5 рядов. Глубина аппарата
Аэродинамическое сопротивление оребренной поверхности
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
18ХМ 06.00.00.00 ПЗ
2.3. Зона охлаждения жидкого аммиака.
Коэффициент теплопередачи
Площадь наружной поверхности
Общая длина труб
Количество труб по глубине
принимаем 2 ряда.
Глубина аппарата
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
19ХМ 06.00.00.00 ПЗ
В связи с тем, что в зонах снятия перегрева и охлаждения жидкого
аммиака использовались гладкие трубы, аппарат получился металлоемким;
целесообразно применить трубы с наружным и внутренним оребрением,
либо только с наружным, но с меньшим коэффициентом оребрения по
сравнению с трубами, используемыми для зоны конденсации.
Для этих зон шаг между ребрами не меняя других параметров.
Площади поверхности 1 м оребренной трубы
Коэффициент оребрения поверхности трубы Эффективность
всей оребренной поверхности при хорошем контакте ребер с трубой
Критерий Рейнольдса
Критерий Нуссельта
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
20ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Приведенный коэффициент теплоотдачи
Площадь живого сечения для зоны снятия перегрева и охлаждения
жидкого аммиака
Скорость воздуха в живом сечении
3. Аэродинамический расчет конденсатора
3.1. Зона снятия перегрева.
Коэффициент теплопередачи
Площадь наружной поверхности
Общая длина труб
.
Принимаем 2 трубы по глубине зоны.
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
21ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Глубина зоны .
Аэродинамическое сопротивление оребренной поверхности
3.2. Зона охлаждения жидкого аммиака
Коэффициент теплопередачи
Площадь наружной поверхности
Общая длина труб
.
Количество труб по глубине
Принимаем 1 трубу по глубине зоны.
Глубина зоны
Аэродинамическое сопротивление оребренной поверхности
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
22ХМ 06.00.00.00 ПЗ
Глубина аппарата Габа-
ритные размеры Полное аэродинамическое
сопротивление конденсатора
По общему расходу воздуха и напору подбираем марку вентилятора.
Принимаем осевой вентилятор МЦ №10 с подачей воздуха и напором
98 Па [5].
Изм. Лист № докум. Подпись
Дата
Лист
23ХМ 06.00.00.00 ПЗ