4. Конструктивный тепловой расчет испарителя
Горизонтальный испаритель:
Размеры
трубы:
;
длина трубы
(ГОСТ 15122-19);
По справочнику по теплообменным аппаратам:
Относительная
влажность воздуха
;
Заполнение
батареи
;
Высота и толщина ребра 46Х1мм;
Шаг между ребрами 35,7мм.
Рис. 5. Схема движения теплоносителя в батарее.
;
Определим средние температуры отдающей и воспринимающей теплоту сред:
Коэффициент теплоотдачи со стороны жидкого холодильного агента при условии его течения в трубе:
Критерий
Нуссельта:
;
Критерий
Рейнольдса:
;
Эквивалентный диаметр
где
- живое сечение струи,
.
-
смоченный периметр струи ( определяется
в зависимости от заполнения трубы):
-
средняя скорость движения жидкости.
.
Средняя
высота уровня хладона R12:
,
центральный угол
( с учетом
).
Расход хладона R12 определим:
;
-
длина трубы, м;
-
внутренний диаметр трубы, м;
-
критическая длина трубы, м;
Для
воды при температуре
и диаметре 38х3мм
-
кинетическая вязкость воды при давлении
насыщения при
;
,
при
Гидравлический радиус трубы при ее полном заполнении:
,
где
.
Начальный уровень хладона:
Расход хладона:
Средняя скорость движения хладона R12
Для
хладона R12
при
Коэффициент
теплопроводности жидкого хладона по
[1, табл. 8п]:
,
тогда
Коэффициент
теплоотдачи со стороны пара
Поскольку
с внутренней стороны трубы ребра
отсутствуют, то
и
.
Определим конвективный коэффициент теплоотдачи трубы со стороны воздуха и поверхности трубы.
-
наружный диаметр трубы.
Критерий
Нуссельта:
.
Задаемся
температурой наружной стенки трубы
,
определяющая температура:
Для воздуха при этой температуре
Показатель
степени n
и значение коэффициента с определим по
величине произведения
;
с=0,5 и n=1/4/
Определим
долю влажного теплообмена для трубы
через коэффициент влаговыпадения
[1].
Определим коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха к ребру:
;
Задаемся
средней температурой стенки ребра
.
Определяющая температура воздуха:
Для
:
Для
учета влажного теплообмена принимаем
по [1] коэффициент влаговыпадения для
ребра
.
Площадь наружной поверхности ребра:
;
Где
- диаметр ребра;
-
расстояние между ребрами;
-
толщина ребра.
.
Площадь наружной поверхности трубы между ребрами:
Площадь наружной поверхности ребристого элемента:
.
Площадь внутренней поверхности ребристого элемента:
,
Поскольку
внутреннее оребрение отсутствует, то
.
,
где
- внутренний диаметр трубы.
Средняя температура стенки ребристого элемента:
Коэффициент теплоотдачи радиацией:
где
- приведенный коэффициент черноты:
-
коэффициент черноты стали;
-
коэффициент черноты штукатурки.
.
Коэффициент
облученности
находим в зависимости от отношений:
;
.
Этим
значениям соответствует
.
Поправочный
множитель
находим по отношению расстояния между
трубами к диаметру ребра
Полный коэффициент облученности будет равен
,
тогда
Определим коэффициент теплоотдачи конвекцией с учетом влаговыпадений.
Коэффициент
теплоотдачи трубы
Коэффициент теплоотдачи ребра:
Степень эффективности ребра:
,
По
условию задания внутри трубы ребра
отсутствуют, тогда
.
Определим для данных условий коэффициент
теплопередачи с учетом отложений инея
при условии, что
Площадь поверхности ребра с учетом инея:
;
.
Площадь поверхности трубы между ребрами с учетом инея:
.
Определяем
термическое сопротивление отложений
на ребре
и несущей поверхности
Определяем коэффициент эффективности ребра с учетом отложений:
где
.
Контактное
термическое сопротивление
[1].
Приведенный коэффициент теплоотдачи:
,
где
Полный приведенный коэффициент теплоотдачи с учетом радиации:
Коэффициент теплоотдачи радиации с учетом осевшего инея:
Тогда приведенный коэффициент теплоотдачи:
.
При
заданной длине батареи
и оребренной части
количество ребристых элементов:
или
.
Площадь поверхности оребренной батареи:
.
Коэффициент теплоотдачи батареи на участке трубы, омываемой жидким хладоном R12:
;
Коэффициент теплоотдачи батареей на участке трубы омываемой парообразным хладоном R12:
;
,
Где
- термическое сопротивление многослойной
несущей стенки
,
,
Где
;
;
.
При заполнении батареи на 20% коэффициентов теплоотдачи:
Количество теплоты, отведенной батареей:
Массовый расход хладона R12 через батарею:
.
Массовый расход воздуха:
Общий коэффициент охлаждения:
При
изменении агрегатного состояния
.