1. Тепловой расчет

Холодопроизводительность испарителя Q₀ ,кВт, рассчитывается по формуле:

Q₀₌G_ω*c_ω*(T_ω1-T_ω2) ,

Где c_ω - удельная теплоемкость воды при средней температуре 6ºС,кДж/(кг*К); c_ω=4,195 кДж/(кг*К),

Q₀ = 5*4,195*(282-276) = 125,85

Температура кипения рабочего вещества Т₀, К, рассчитывается по формуле:

T₀ = T_ω2 - 5,

T₀ = 276 - 5 = 271.

Средняя логарифмическая разность температур в аппарате , ºC, рассчитывается по формуле:

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды Nu_ж , отнесенный к поверхности труб, при поперечном обтекании пучка , рассчитывается по формуле:

Nu_ж = c * Re_ж^m * Pr_ж^0.36.

где Re _ж - число Рейнольдса,

Pr_ж – число Прандтля: Pr_ж=11,23;

c, m – коэффициенты.

Число Рейнольдса Re_ж рассчитывается по формуле:

Re_ж = ω*d_н/v,

где ω – скорость течения воды, м/с; ω = 0,3 м/с;

v – коэффициент кинематической вязкости воды при средней температуре, м²/с;

d_н – диаметр окружности выступов, м.

средняя температура T_окр , К, рассчитывается по формуле:

T_окр = T₀ + Ө_m,

T_окр = 271+7,6 = 278,6

По таблице теплофизических свойств воды принимаем коэффициент кинематической вязкости при температуре 278,6 К.

V = 1,518* 10^-6.

Re_ж = 0,3* 0,02/(1,518*10^-6) =3952,57.

При числе Рейнольдса Re _ж = 1*10³ ÷ 2*10⁵ и шахматным пучке коэффициенты имеют значения:

m = 0,6;

коэффициент c рассчитывается по формуле:

c = 0,36*(a/b)^0,2,

где α – относительный поперечный шаг;

b – относительный поперечный шаг пучка.

Относительный поперечный шаг α рассчитывается по формуле:

α = s₁/d_н ,

где s₁ – поперечный шаг труб; м; s₁ = 0,026м.

α = 0,026/0,02 = 1,3.

Относительно продольный шаг пучка b рассчитывается по формуле:

b = s₂/d_н ,

где s₂ – продольный шаг труб; м; s₂ = 0,0225м.

b = 0,0225 / 0,02 = 1,125.

c = 0,036 * (1,3/ 1,125)^0,2 = 0,37.

Nu_ж = 0,37 * 3952,57^0,6 * 11,23^0,36 = 127,2.

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды a _ωн , Вт/(м² * К), рассчитывается по формуле:

α_ωн = Nu_ж * λ/d_н ,

где λ – коэффициент теплопроводности воды, Вт/(м * К); при

Т _орк = 278,6 К λ=0,5712 Вт/(м * К).

A _ωн = 127,2 * 0,5712 / 0,02 = 3632,8.

Плотность теплового потока со стороны воды q _ωнар , Вт/м² рассчитывается по формуле:

q _ωнар =

где Ʃ δ/λ = 0,5 * 10^-3 м² * К/Вm.

q _ωнар = = 1289,87Өm

Плотность теплового потока со стороны кипящего R 12 q _{а нар} .Вт/м², рассчитывается по формуле:

q _{а нар} = A^2,5 * (ω * ρ)^0,5 * d^-0,5 * Ө_a^2,5 *

где A = 1,185 для R12 при T₀ = 271К;

ρ – плотность жидкого R 12, кг/м; ρ = 1402 кг/м;

d – эквивалентный диаметр внутреннего канала трубы, м;

d = 0,003м;

F_вн / F_н – коэффициент оребрения для медных труб; F_вн / F_н = 2,52;

ω – скорость рабочего вещества, м/с; ω = 0,1м/с.

Число труб в одном ходе аппарата n₁ , рассчитывается по формуле:

n₁ =

где q₀ – удельная массовая холодопроизводительность R 12, кДж/кг;

q₀ = 132,48 кДж/кг;

f_ж – площадь живого сечения канала, м² ,

f_ж – 1,1724 * 10^-4 м².

n₁ =

Принимаем n₁ = 58.

q _{а нар} = 1,185^2,5 * (0,1 * 1402)^0,5 * 0,03^-0,5 * 2,52 * Ө_a^2,5 = 4212,18 * Ө_a^2,5

Плотность теплового потока в аппарате по графику на рисунке

q _{F нар} = 8125 Вт/м² .

Площадь наружной теплопередающей поверхности F _нар , м² , рассчитывается по формуле:

F _нар = , F _нар = = 15,49 .