1.6 Тепловой расчёт испарителя- воздухоохладителя.

1. Средний температурный напор в испарителе:

t_б = 20-0 = 20 ^оС; t_м = 10-0 = 10 ^оС

2. Ориентировочный коэффициент теплопередачи в воздухонагревателях или охладителях, отнесённый к наружной поверхности ( [2], стр. 111):

K₂ ≈ 30 Вт/(м²*^оС)

3. Ориентировочная поверхность теплообмена испарителя:

F_и = Q_и /( K_2*∆t_ср) = 79,8*10³/(30*14,43) = 184,34 м².

4. Ориентировочный удельный тепловой поток в испарителе:

q_и = Q_и/ F_и = 433 Вт/м²

5. Принимаем конструкцию воздухоохладителя такой же как и воздухонагревателя, но соединение секций по фреону делаем параллельным. Ориентировочное количество секций испарителя:

n_c = 1.2_*F_и/F₁ = 1.2_*184,34/42.825 ≈ 6

Массовый расход фреона не изменится G_x = 0,57 кг/с.

Массовая скорость фреона в трубках при параллельном соединении 6 секций по фреону:

∙W₁ = G_x/(6∙f_х) = 0,57/(6_*0,000609) = 156 кг/(м²_*с).

6. Расчет коэффициента теплоотдачи при кипении в трубах можно выполнить по формуле ([6], стр. 45):

₁ = 32∙q_и^0,15∙(∙W₁)^0,57 = 32∙433^0,15∙156^0,57 = 1415 Вт/(м²*^оС)

7. Соединение секций испарителя по воздуху выполняем последовательным для того, чтобы скорость воздуха осталась такой же, как и в воздухонагревателе, при том же объёмном расходе воздуха (расход даже несколько увеличится за счёт уменьшения плотности при более высокой температуре). Следовательно, коэффициент теплоотдачи от сухого воздуха к оребренной поверхности практически будет таким же как и в воздухонагревателе:

_2пр = 31,7 Вт/(м²_*К).

Но, так как в воздухоохладителе происходит выпадение влаги из воздуха при его охлаждении ниже точки росы, то за счёт орошения труб коэффициент теплоотдачи увеличится:

₂ = _2пр* = 82,2 Вт/(м²_*К).

где h_в = 57 кДж/кг; h_выт = 23,3 кДж/кг; t_в = 20 ^оС; t_выт = 10 ^оС (см. раздел 3.1);

С_р = 1 кДж/(кг∙К) – изобарная теплоемкость воздуха.

8. Коэффициент теплопередачи, отнесенный к оребрённой поверхности:

К₂ = = 50,1 Вт/(м²_*К).

9. Расчётная поверхность испарителя- воздухоохладителя:

F_p = Q_и/( K_2*∆t_ср) = 79,8_*10³/(50,1_*14,43) = 110,4 м².

10. Необходимое количество секций с учетом коэффициента запаса:

n_c = 1.2_*F_p/F₁ = 1.2_*110,4/42.825 ≈ 4

(округляем в большую сторону).

11. Уточним коэффициент теплоотдачи при кипении:

Массовая скорость фреона в трубках при параллельном соединении 4 секций:

∙W₁ = G_x/(4∙f_х) = 0,57/(4_*0,000609) = 234 кг/(м²_*с).

Удельный тепловой поток в испарителе:

q_и = Q_и/(4_*F₁) = 466 Вт/м²

Коэффициент теплоотдачи при кипении в трубах:

₁ = 32∙q_и^0,15∙(∙W₁)^0,57 = 32∙466^0,15∙234^0,57 = 1803 Вт/(м²*^оС)

Изменение коэффициента теплоотдачи в трубках испарителя незначительно, и значение коэффициента теплопередачи практически не изменится.

12. Аэродинамическое сопротивление воздухоохладителя по воздуху.

Определение Р выполняем аналогично расчёту воздухонагревателя.

Массовая скорость воздуха: ∙W₂ = 1.3_*4.22 = 5,5кг/(м²_*с).

Сопротивление одной секции трёхрядного пучка: Р₁ = 62,3Па.

Сопротивление всего воздухоохладителя: Р = n_c ∙Р₁ = 250 Па.

Выбираем вентилятор МЦ-4, с частотой вращения 2700 об/мин, производительностью 0,75 , с напором 294 Па и КПД 25%.