5.2. Расчет и подбор испарителя

Испаритель – это теплообменный аппарат, в котором хладагент кипит за счет теплоты, принимаемой от холодного источника тепла. Теплообмен между охлаждаемым телом (рассолом) и хладагентом происходит через стенки труб.

Главное требование, предъявляемое к испарителю – высокая эффективность теплопередачи с минимальными потерями на необратимость.

В качестве рассола используем водный раствор хлористого кальция, концентрация которого определяется условием незамерзания раствора до температур, на 7  10 С ниже температуры кипения фреона в испарителе.

Температура начала затвердения раствора:

; (5.11)

С;

С.

Выбираем раствор концентрацией соли 27,5 % с температурой затвердения С.

Находим средний температурный напор в испарителе по формуле:

; (5.12)

С.

Рис. 5.1 – Схема изменений температур потоков в испарителе (а), конденсаторе (б) и охладителе (в).

Рассчитываем среднюю температуру хладагента в испарителе по формуле:

; (5.13)

С.

Коэффициент теплопередачи кожухотрубных испарителей колеблется в пределах 230 – 350 Вт/(м²  К) для фреона – 12 (для аммиака Вт/(м²  К). Для данных условий принимаем коэффициент теплопередачи Вт/(м²  К).

Находим плотность теплового потока испарителя по формуле:

; (5.14)

Вт/м².

Рассчитываем необходимую поверхность теплообмена по формуле:

, (5.15)

где – тепловая нагрузка на испаритель; = 77,7 кВт = 77700 Вт;

м².

Подбираем фреоновый испаритель (приложение 2), технические характеристики которого записываем в табл. 5.2.

Таблица 5.2 – Технические характеристики испарителя

Площадь испарения, м2	35
Число труб	121
Число ходов	4
Диаметр, мм	500
Длина, мм	2500

Рассчитываем количество рассола, циркулирующего в испарителе по формуле:

, (5.16)

где с – теплоемкость рассола хлорида кальция; с = 2,809 кДж/(кг  К).

кг/с = 7660,8 кг/час.

Определяем объем рассола, циркулирующего в испарителе по формуле:

, (5.17)

где – плотность рассола хлорида кальция; по справочным данным кг/м³.

м³/год.

5.3. Расчет и подбор конденсатора

Главное требование, предъявляемое к конденсатору, как к одному из основных теплообменных аппаратов холодильной машины – высокая интенсивность теплопередачи, что позволяет сократить необратимые потери в конденсаторе и тем самым увеличить коэффициент полезной работы всей холодильной машины.

Коэффициент теплопередачи конденсатора зависит от интенсивности теплоотдачи при конденсации пара холодильного агента, от скорости подачи охлаждающей воды, от степени загрязнения теплопередающей поверхности маслом и накипью.

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара зависит от характера образования конденсата и скорости его стекания по теплопередающей поверхности, от скорости и направления движения пара холодильного агента, от наличия в системе воздуха и несконденсированных газов, от состояния теплопередающей поверхности.

Конденсаторы должны быть простые по конструкции, удобные для очистки от загрязнений и ремонта и нетребовательные к качеству охлаждающей воды.

Выбираем горизонтальный кожухотрубный конденсатор.

Рассчитываем средний температурный напор в конденсаторе по формуле:

; (5.17)

С.

Коэффициент теплопередачи для фреона – 12 колеблется в пределах 460  580 Вт/(м²  К) (для аммиака Вт/(м²  К). Принимаем Вт/(м²  К).

Находим плотность теплового потока конденсатора по формуле:

; (5.18)

Вт/м².

Рассчитываем необходимую поверхность теплообмена по формуле:

, (5.15)

где – тепловая нагрузка на конденсатор; = 102,19 кВт = 102190 Вт;

м².

Подбираем конденсатор марки 25КТГ (приложение 4), технические характеристики которого записываем в табл. 5.3.

Таблица 5.3 – Технические характеристики конденсатора

Поверхность, м2	25
Число труб	144
Число ходов	8
Диаметр, мм	500
Длина, мм	3430
Ширина, мм	810
Высота, мм	910
Длина обечайки, мм	3000
Диаметр патрубков, мм: d	50
d1	25
d2	70
d3	10
d4	20