6.5 Схема рекуперативного теплообменника «труба в трубе» и характер изменения температуры теплоносителей вдоль его поверхности

Для прямоточной схемы движения теплоносителей:

Если t_б/t_м 2, то средний арифметический температурный напор равен:

t=(t_б+t_м)/2.

Если t_б/t_м2, то средний логарифмический температурный напор равен:

.

Для противоточной схемы движения теплоносителей:

Дальнейший расчёт, как и для прямоточной схемы.

Рис. 6.3. Характер изменения температурного перепада:

а – при прямотоке; б – при противотоке.

Глава 7. Теплообменные аппараты холодильных машин

7.1 Конденсаторы паровых холодильных машин

Конденсатор – это теплообменный аппарат, в котором осуществляется отвод теплоты от хладагента.

Количество теплоты, отводимое от хладагента в конденсаторе, называют теплотой конденсации.

В процессе отвода теплоты конденсации температура хладагента сначала понижается, а достигнув значения температуры конденсации остается постоянной.

Классификация конденсаторов

Классификация конденсаторов осуществляется по следующим признакам:

1. По виду охлаждаемой среды

а) Конденсаторы с газовым охлаждением (воздушные).

б) Конденсаторы с жидкостным охлаждением (водяные).

в) Конденсаторы с водовоздушным охлаждением (испарительные и оросительные конденсаторы).

г) Конденсаторы с охлаждением кипящей жидкости (каскадная холодильная машина).

д) Конденсаторы с охлаждением грунтом.

2. По условиям теплоотдачи холодильного агента в аппарате.

а) Теплообменные аппараты, в которых конденсация осуществляется на наружной поверхности теплообменного аппарата.

б) Теплообменный аппарат с конденсацией внутри труб и каналов.

3. По характеру омывания охлаждающей среды.

а) Конденсатор с естественной циркуляцией охлаждающей среды.

б) Конденсатор с вынужденной циркуляцией охлаждающей среды.

в) Конденсатор с орошением аппарата охлаждающей жидкостью.

Воздушные конденсаторы широко используют в агрегатах, обслуживающих торговое оборудование, в бытовых холодильниках. (листотрубный и змеевиковый с проволочными ребрами конденсаторы).

К конденсаторам с водяным охлаждением относится кожухотрубный горизонтальный и вертикальный конденсаторы. Используется в основном в установках средней и крупной холодопроизводительности (Q₀>12 кВт).

Теплопередающая поверхность такого аппарата представляет собой трубный пучок, размещенный в обечайке. К обечайке с торцов приварены трубные решетки, в которых развальцованы трубы. Горячие пары поступают в верхнюю часть обечайки, заполняя межтрубное пространство. Конденсатор с двух сторон закрыт крышками. Вода двигается внутри труб. Крышки устроены таким образом, что в них имеются перегородки осуществляющие изменение направления движения воды.

В

В

ход воды расположен снизу, что обеспечивает частичное переохлаждение сконденсировавшегося холодильного агента (рис. 7.1).

Рис.7.1. Схема вертикального и горизонтального кожухотрубных конденсаторов

7.1.1 Расчет теплопередающей поверхности конденсаторов и подбор конденсаторов

Площадь теплопередающей поверхности можно определить из основного уравнения теплопередачи:

где Q_k-тепловая нагрузка на конденсатор (Вт, ккал/ч), тепло отнимаемое от холодильного агента в конденсаторе.

где G_д- действительная масса всасываемого пара

k- коэффициент теплопередачи, Вт/м²К; - средняя логарифмическая разность температур между холодильным агентом и водой (воздухом)

где - температура воды, соответственно входящей в конденсатор и выходящей из него; t_k- температура конденсации.

Изменение температурных сред в конденсаторе представлено на рис.7.2.

Рис.7.2. Изменение температур сред в конденсаторе

В конденсаторе перегретый пар, поступая в аппарат с температурой Т_а1 охлаждается до температуры конденсации Т_к, конденсируется при этой температуре, а затем конденсат охлаждается до температуры Т_а2 (переохлаждение).

Хладоноситель изменяет свою температуру от Т_в1 до Т_в2 охлаждая конденсатор (рис.7.2). В реальных аппаратах для конденсатора Т_а=Т_к.

Зная теплопередающую поверхность можно по таблицам подобрать конденсатор.