7.4 Пример теплового и конструктивного расчетов воздухоохладителя

Исходные данные к расчету:

тепловая нагрузка Q₀ =10000 Вт;

температура воздуха в камере t_К = -15°С;

относительная влажность воздуха камеры _К = 90%;

Рабочее тело r-717.

Геометрические размеры ребристой трубы воздухоохладителя, изготовленной методом литья под давлением.

труба:

наружный диаметр d_ТР = 0,025 м,

внутренний диаметр d_ВН = 0,020 м,

толщина стенки _Т = 0,0025 м,

материал _Т = 45 Вт/(мК);

ребро:

высота h = 0,023 м;

толщина у вершины _ВР=0,0008 м;

толщина у основания _ОР=0,0012 м;

шаг u = 0,012 м;

материал _р.= 180 Вт/(мК);

компоновка пучка труб шахматный пучок.

При выборе геометрических размеров ребристой поверхности воздухоохладителя, следует руководствоваться следующими рекомендациями.

Шаг ребер u ≥ (δ_ОР+2δ_И)+0,003 м ≥ (0,0012+2·0,003)+0,003 =0,102. Принимаем u = 0,012 м;

Шаг труб пучков с круглыми ребрами:

- поперечный (поперек потока воздуха) S₁ = (D+2δ_И)+0,003 м =

=(0,076+20,003)+0,003 = 0,085 м;

- продольный (вдоль потока воздуха) S₂ = S₁ = (D+2δ_И)+ 0,003 = 0,085 м;

- диагональный S₂' = [S₂²- (S₁/2)²]^0,5= [0,085²- (0,085/2)²]^0,5= 0,074 м.

Толщина алюминиевого чехла на наружной поверхности стальной трубы δ=1,5 мм, тогда d_Н=d_ТР+2δ= 0,025+2·0,0015= 0,028 м.

В основу расчета заложены следующие предпосылки:

• параметры воздуха на входе в воздухоохладитель равны параметрам воздуха в охлаждаемом помещении t_К и _К;

• температура кипения холодильного агента t₀, а также температура поверхности t_П теплообменной секции воздухоохладителя - постоянны;

• количество труб в продольном (z_ПР) и поперечном (z_П) сечении теплообменной секции воздухоохладителя находится в пределах рекомендованных значений z = 4…16 шт.

Тепловой расчет. Конечной целью теплового расчета является определение площади поверхности воздухоохладителя, которая должна отводить заданную тепловою нагрузку и поддерживать требуемую температуру воздуха в камере.

Задаемся величиной подохлаждения воздуха в воздухоохладителе t_В = 2ºC.

Определяем температуру воздуха на выходе аппарата t₂ = t_ВЫХ.В= t_К-t_В = -15 - 2 = -17ºC.

Определяем среднюю температуру воздуха t_СР.В = 0,5(t_2.+ t_К.)= 0,5(-17-15)=-16ºC.

Принимаем температуру кипения аммиака t₀= t_СР.В– (7…10) = -14- 10 = -26ºC.

Определяем температурный напор θ=(t_СР.В - t₀)=-16+26=10ºC.

Выбираем из таблиц /1/, теплофизические свойства влажного воздуха при определяющей температуре t_СР.В:

_В =12,1·10^-6 м²/с - коэффициент кинематической вязкости;

_В = 2,47·10^-2 Вт/(мК) - коэффициент теплопроводности;

Pr_В = 0,714 - число Прандтля;

_В = 1,37 кг/м³ - плотность;

с_В = 1,0078 кДж/(кгК) - удельная теплоемкость.