Расчет Конденсатора с Воздушным Охл...аждением jmfjfhdhss...

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.


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) ; ;


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


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


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


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


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


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


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;


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,


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


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


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




Дата

Лист

16ХМ 06.00.00.00 ПЗ

Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха в зоне снятия перегрева


Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха в зоне охлаждения жидкого

аммиака

2. Конструктивный расчет

2.1. Зона снятия перегрева пара.


Площадь наружной поверхности

Площадь 1 м гладкой трубы

Общая длина трубы


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.


Общая длина труб, необходимая для создания такой площади поверхности,


принимаем 5 рядов. Глубина аппарата

Аэродинамическое сопротивление оребренной поверхности


Дата

Лист

18ХМ 06.00.00.00 ПЗ

2.3. Зона охлаждения жидкого аммиака.



Общая длина труб


принимаем 2 ряда.

Глубина аппарата


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



Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха


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.




.

Принимаем 2 трубы по глубине зоны.


Дата

Лист

21ХМ 06.00.00.00 ПЗ

Глубина зоны .


3.2. Зона охлаждения жидкого аммиака




.


Принимаем 1 трубу по глубине зоны.

Глубина зоны



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].


Дата

Лист

23ХМ 06.00.00.00 ПЗ

Расчет Конденсатора с Воздушным Охл...аждением jmfjfhdhss...

Documents