Расчет конденсатора

В конденсаторе теплота передается от конденсирующейся на наружной стороне труб пленки фреона к воде, идущей в трубах. Схема теплообмена в конденсаторе представлена на рис. 28.

Рис. 28. Схема теплообмена в конденсаторе

Удельный тепловой поток q₂ от внутренних стенок труб к воде

q₂ = ₂ (t_cт – t_в.ср), (0)

где ₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки к воде.

Среднелогарифмический температурный напор для конденсатора имеет вид:

t_ср= ^{, (для схемы без переохладителя);}

t_ср= ^{, (для схемы с переохладителем);}

а средняя температура воды

t_в.ср = t_к – t_ср.

Коэффициент теплоотдачи от стенок к воде ₂ рассчитывается по выражению (3) аналогично испарителю.

Температура пленки конденсата фреона на наружной поверхности труб определяется по выражению

t_пл = t_в.ср + t_к.

По температуре t_пл определяется теплота парообразования фреона r и рассчитывается параметр В:

В = ^0,25.

Тепловой поток от фреона к наружным стенкам труб имеет вид:

q₁ = 0,728 В _р  (t_к – t_ст)^0,75, (0)

где коэффициент _р определяется по табл. 19; коэффициент  – по рис. 29 или выражению

 = (0,868 +0,11677n)^–1,

где n – число рядов труб по высоте.

Рис. 29. Коэффициент 

Температура стенки t_ст определяется по уравнению q₁ = q₂. Для этого по выражениям (6) и (7) на интервале температур от t_в.ср до t_к строятся графики тепловых потоков q₁ и q₂ и по точке их пересечения определяется температура стенки t_ст.

Далее аналогично испарителю производится расчет поверхности теплообмена и конструктивных параметров теплообменника.

Расчет переохладителя и промежуточного теплообменника

В переохладителе и промежуточном теплообменнике процессов испарения и конднесации пара нет. В переохладителе теплота передается от фреона, находящегося в жидком состоянии, к воде, идущей в трубах. В промежуточном теплообменнике теплота от более горячего жидкого фреона передается более холодному перегретому пару фреона. Схема теплообмена в переохладителе представлена на рис. 30, а в промежуточном теплообменнике – на рис. 31. Расчет теплообменников представлен в табл. 21.

Рис. 30. Схема теплообмена в переохладителе

Рис. 31. Схема теплообмена в промежуточном теплообменнике

Таблица 21

Расчет переохладителя и промежуточного теплообменника

Наименование параметра	Расчет переохладителя	Расчет промежуточного теплообменника
Средняя температура теплоносителей	tср1 = 0,5(tк + t3а) tср2 = 0,5(tв1 + tвп)	tср1 = 0,5(t1 + t1а) tср2 = 0,5(t3а + t3б)
Число ходов m	Принимается
Вспомогательные параметры	P = (tвп – tв1)/(tк – tв1) R = (tк – t3а)/(tвп – tв1)	P = (t3б – t3а)/(t1 – t3а) R = (t1 – t1а)/(t3б – t3а)
Поправочный коэффициент для перекрестного хода	 =
Температурный напор для перекрестного тока	tср = 	tср = = 
Скорость теплоносителя в трубах 2, м/с	2 = 1…2,5 м/с	2 = 1…2,5 м/с
Критерий Нуссельта для внутренних стенок труб Nu и коэффициент теплоотдачи для внутренних стенок труб 2, Вт/(м2 ·К)	Nu = 0,021 Pr0,43, 2 = Nu , (используются свойства теплоносителя при tср2)	Nu = 0,021 Pr0,43, 2 = Nu , (используются свойства фреона при tср2 и давлении pк)

Окончание табл. 21

Наименование параметра	Расчет переохладителя	Расчет промежуточного теплообменника
Скорость теплоносителя в межтрубном пространстве 1, м/с	1 = 2,5 м/с	1 = 5…10 м/с
Коэффициент теплоотдачи для внешней поверхности оребренных труб1, Вт/м2·К	1 = 0,136 Pr0,35 0,54 0,14 0,65
	(используются свойства фреона при tср1 и давлении pк)	(используются свойства перегретого пара фреона при tср1 и давлении pи)
Коэффициент теплопередачи через цилиндрическую стенку k, Вт/м2К	k = , где  = 384 Вт/м2К – теплопроводность меди
Поверхность теплообмена F, м2 (Qпо и Qпто – тепловая нагрузка узлов, Вт)	F =	F =
Число труб в одном ходе n (округляется до целого числа)	n = , где в – плотность теплоносителя	n = , где ф – плотность фреона
Длина труб одного хода Lx, м	Lx =

Получаемая длина труб в одном ходе L_x должна быть от 2 до 6, в противном случае изменяют число ходов m или скорость ₂ и повторяют расчет теплообмена и конструктивных параметров.

После определения числа труб согласно методике, изложенной для испарителя, производят компоновку трубок в сечении теплообмен­ника, определяют размеры трубной решетки, диаметр теплообменника, диаметры штуцеров. На рис. 32 приведена компоновка ТНУ.

Рис. 32. Компоновка ТНУ