Тепловой и конструктивный расчет испарителей для охлаждения жидких теплоносителей.

Для расчёта этих испарителей необходимо знать его холодопроизводительность Q_o, температуру теплоносителя после охлаждения в аппарате t_s2,, рабочее вещество, тип аппарата. Расчет испарителя сводится к определению площади теплопередающей поверхности F и конструктивному решению, связывающему между собой основные размеры. Теплопередающая поверхность определяется из уравнения:

Численное определение коэффициента теплопередачи в испарителе затруднено, так как термическое сопротивление со стороны кипящего холодильного агента находится в степенной зависимости от θ. По этой причине решение этого уравнения сводится к графическому определению величины q_F при разных перепадах температуры между стенкой и средами, обменивающимися теплотой.

Средняя логарифмическая разность температуры в испарителе определяется:

Графический метод расчёта испарителя сводится к определению плотности теплового потока. Плотность теплового потока со стороны теплоносителя к стенке:

Тепловой поток со стороны рабочего тела, отнесённый к площади поверхности со стороны теплоносителя:

В этих уравнениях: ; ; ;

F₂, F_s - площадь поверхности теплообмена, соответственно, со стороны рабочего тела и со стороны охлаждаемой жидкости.

Задаваясь несколькими значениями θ_а, находим соответствующие значения q_F, по которым строим зависимость q_F=f (θ_а). Точка пересечений линий, соответствующих зависимостям, даёт искомый тепловой поток.

Расчет испарителей для охлаждения воздуха.

Особенность тепло – и массообмена в воздухоохладителях.

В воздухоохладителях относительно теплый влажный воздух соприкасается с холодной теплопередающей поверхностью аппарата (в сухих воздухоохладителях) или с холодной поверхностью воды или рассола в мокрых. При температуре поверхности ниже точки росы входящего воздуха происходит конденсация водяных паров, содержащихся в воздухе, и выпадение влаги. В сухих воздухоохладителях конденсат может выпадать в виде пленки воды или инея; в мокрых воздухоохладителях конденсат смешивается с водой или рассолом.

При расчете воздухоохладителей учитывают не только отводимую от воздуха теплоту, но и количество влаги. Поэтому в калорическом расчете охлаждаемых помещений наряду с суммарными теплопритоками определяют притоки влаги.

Количество теплоты, отведенной от воздуха вследствие тепло – массообмена с холодной поверхностью воздухоохладителя:

где - коэффициент влагообмена, ,

i_m - энтальпия воздуха при средней температуре в аппарате;

i _ω- энтальпия воздуха у поверхности охладителя; F – площадь поверхности теплообмена;

i_ст - энтальпия конденсата выпавшего на поверхности охлаждения;

- количество выпавшего конденсата, ;

- массовый расход воздуха ;

- массовая изобарная теплоёмкость воздуха.

Тепловой и конструктивный расчет воздухоохладителей.

Для расчета воздухоохладителя необходимо знать его холодопроизводительность, начальное состояние воздуха t₁ и φ₁, количество влаги, которое необходимо отвести от воздуха W₀ или конечное состояние воздуха t₂ и φ₂. В результате расчета определяется площадь теплопередающей поверхности F и температура кипения рабочего вещества t₀.

В сухих воздухоохладителях температура воздуха на выходе t₂ принимается на 2-4ºС ниже, чем температура на входе t₁.

По заданным исходным параметрам в i - d диаграмме влажного воздуха строится процесс изменения состояния воздуха, и определяются энтальпии в точках 1, 2 и ω (рисунок 25).

Рисунок 25. Процесс охлаждения воздуха в сухом воздухоохладителе.

Далее принимается тип и конструкция поверхности теплообмена (наружный диаметр d_нар и внутренний d_вн, высота h и шаг рёбер u, толщина рёбер δ, шаг труб по фронту s₁ и в глубину s₂).

Коэффициент конвективной теплоотдачи со стороны воздуха определяется по уравнению:

d – диаметр трубы в основании рёбер.

К оэффициент конвективной теплоотдачи α_н, учитывающий конденсацию из воздуха водяного пара определяют:

г де - коэффициент влаговыделения.

Условный коэффициент теплоотдачи влажного воздуха, учитывающий тепломассообмен, термическое сопротивление инея и контакта рёбер с трубками определяют:

Плотность теплового потока со стороны воздуха определяют:

q_F = α_усл(t_в- t_ω),

где t_ω - средняя температура воздуха.

Площадь поверхности теплообмена определяют:

Эта величина является исходной для проектирования аппарата.

В оздухоохладитель компонуется из нескольких секций, которые либо располагаются по вертикали, одна над другой, либо в глубину одна за другой. Каждая секция проектируется с таким расчётом, чтобы обеспечить принятую массовую скорость воздуха в живом сечении аппарата. Она не должна превышать 5кг/(м²с), чтобы избежать срыва капель с поверхности теплообмена, унос и испарение их в потоке воздуха.

При расходе воздуха:

- живое сечение воздухоохладителя определяют:

Лекция 7.