5.4 Расчет и подбор теплообменных аппаратов Испарители рассольные
Выбор рассольных испарителей определяется принятой системой охлаждения: при закрытой системе охлаждения применяют кожухотрубные испарители, при открытой – панельные.
Площадь передающей поверхности испарителя F (в м2) определяют по формуле:
(5.11)
где Qи – тепловой поток в испарителе, определяемый тепловым расчётом, Вт;
к – коэффициент теплопередачи испарителя [зависит от типа испарителя, Вт/(м2·К)];
Δt – средняя разность температур между хладоносителем и кипящим хладагентом.
Средняя разность температур для машин, работающих на аммиаке, 5-6°С, для машин работающих на хладонах, в аппаратах затопленного типа 6-8°С, в аппаратах с кипением хладагента внутри труб 8-10°С. Соответственно удельный тепловой поток qF= k·Δt для ориентировочных расчётов можно принять (в Вт/м2):
Испарители для аммиака
кожухотрубный ИКТ 3500
панельный ИП 2300–3500
Испарители для хладона-22
кожухотрубный с трубами
накатными медными 4700–6400
гладкими стальными 2300–4700
с кипением хладагента внутри 2300–11000
труб ИТВР
Для испарителей работающих на хладоне-12, коэффициенты теплопередачи и удельный тепловой поток примерно на 10% меньше, чем для испарителей работающих на хладоне-22.
Расход хладоносителя Vр (в м3/с), необходимый для отвода теплопритоков в охлаждаемом объекте, можно определить по формуле
(5.12)
где Vр – расход хладоносителя, м3/с;
Qи – тепловой поток в испарителе, кВт;
cр – удельная теплоёмкость хладоносителя при средней рабочей температуре. кДж/(кг·К);
ρр – плотность рассола, кг/м3;
Δtр – разность температур рассола на входе в испаритель и на выходе из него, К.
Разность температур рассола на входе и выходе из испарителя (в °C) принимают в зависимости от вида охлаждаемых аппаратов:
Батареи и воздухоохладители 2–3
Технологические аппараты 4–6
Мембранные скороморозильные аппараты 1
По расходу хладоносителя подбирают насос с учетом необходимого напора.
В проектных организациях тепловой поток в испарителе определяют в зависимости от общего расхода хладоносителя.
В установках с рассольным охлаждением, предназначенных для предприятий торговли и общественного питания, определяют действительный коэффициент рабочего времени и количество циркулирующего рассола. Холодильную машину выбирают по холодопроизводительности брутто с учетом потерь в трубопроводах и аппаратах, пользуясь графиками зависимости холодопроизводительности от температуры кипения хладагента с учетом температуры конденсации.
Технические характеристики испарителей приведены в таблицах панельных – в табл. 5.1, горизонтальных кожухотрубных для работы на аммиаке и хладонах типа ИКТ –в табл. 5.2, с внутритрубным кипением хладонов типа ИТВР– в табл. 5.3.
Таблица 5.1
Характеристики панельных испарителей
Испарители |
Площадь поверхности, м2 |
Габаритные размеры, мм |
Число труб |
Объем межтрубного пространства, м3 |
|||
диаметр |
длина |
ширина |
высота |
||||
ИКТ-40 ИКТ-50 ИКТ-65 ИКТ-90 ИКТ-110 ИКТ-140 ИКТ-180 ИКТ-250 ИКТ-300 |
40,7 54 67,8 96,8 121 154 193 273 327 |
600х8 600х8 600х8 800х8 800х8 1000х10 1000х10 1200Х12 1200Х12 |
3580 4580 5580 4670 5670 4800 5800 5920 6920 |
1075 1075 1075 1310 1310 1493 1493 1788 1788 |
1590 1590 1590 1950 1950 2270 2270 2670 2670 |
216 216 216 386 386 616 616 870 870 |
0,52 0,7 0,885 1,14 1,58 2,1 2,64 3,8 4,5 |
Таблица 5.2
Характеристики горизонтальных кожухотрубных испарителей
Испарители |
Площадь поверхности, м2 |
Количество секций |
Габаритные размеры, мм |
Вместимость по аммиаку, м3 |
||
длина |
ширина |
высота |
||||
30ип 40ИП 60ИП 90ИП 120ИП 180ИП 240ИП 320ИП |
30 40 60 90 120 180 240 320 |
6х5 8х5 12х5 18Х5 12х10 18х10 24Х10 32Х10 |
3470 3470 3670 3670 6100 6100 6100 6100 |
575 735 1060 1045 1115 1625 2135 2815 |
1050 1050 1050 1050 1200 1200 1200 1200 |
0,169 0,223 0,332 0,497 0,501 0,744 1,008 1,34 |
2°С (температура рассола, поступающего в испаритель, tр1 == –5°С).
Рис. 5.4. Испарители двухрядные из четырехтрубных секций: а- ИРТ-3,55; б-ИРТ-6,3
Таблица 5.3
Техническая характеристика ребристотрубных испарителей ИРТ производства ХЗХМ
Показатель
|
Однорядные из двухтрубных секций |
|||
ИРТ-1,25-11 |
ИРТ-2,00-21 |
ИРТ-4,00-31 |
ИРТ-8,00-31 |
|
Площадь поверхности испарителя, м2 |
1,25 |
2,00 |
4,00 |
8,00 |
секций |
1 |
2 |
3 |
3 |
труб |
2 |
4 |
6 |
6 |
ребер, мм |
9 |
9 |
9 |
9 |
Масса,кг |
1,63 |
2,98 |
5,145 |
1,0125 |
Размеры,мм см. рис. L L1 В Н |
730 560 60 160 |
635 650 60 370 |
805 560 60 520 |
1455 1270 90 520 |
Присоединительные размеры на входе на выходе |
М16 Х1,5 М18Х1,5 |
М18 X 1,5 М18 X 1,5 |
М18 X 1,5 М18Х1,5 |
М18Х 1 ,5 М18Х1 ,5
|
Продолжение
Показатель
|
Двухрядные из двухтрубных секций |
Двухрядные из четырехтрубных секций
|
|||
ИРТ-6,00-61 |
ИРТ-8,0041 |
ИРТ-12,541 |
ИРТ-3,55-13 |
ИРТ-6,1 |
|
Площадь поверхности испарителя, м2 |
6,00 |
8,00 |
12,5 |
3,55 |
6,3 |
Количество секций труб Шаг ребер, мм Масса, кг |
6 12 9 8,8 |
4 8 9 9,47 |
4 8 9 14,23 |
1 4 15,8 5,23 |
4 16 15,8 10,3 |
Размеры, мм (см. рис. 5-3) L L1 В Н |
645 450 150 520 |
1070 900 244 160 |
1600 1430 244 160 |
1665 1500 100 175 |
845 650 470 175 |
Присоединительные размеры, мм на входе на выходе |
М16 х 1,5 М18 х 1,5 |
М18 х 1,5 М16 х 1,5 |
М18х1,5 М18 х 1,5 |
М16 х 1,5 М18 х 1,5 |
- М18х1,5 |
Таблица 5.4
Техническая характеристика ребристотрубных испарителей типа ИРГ производства предприятия БОС
Показатель |
ИРТ-8-29/10 |
ИРТ-12,5-210/8 |
ИРТ-5-25/10 чертеж 061 |
ИРТ-0,63-12/10 |
ИРТ-0,63 |
Площадь поверхности испарителя, м2 |
8,38 |
14,4 |
5,4 |
0,65 |
0,65 |
Масса, кг |
13,87 |
24 |
10,8 |
1,41 |
1,96
|
Габаритные размеры, мм |
1590х335х10 |
1500х300х125 |
1500х108х65 |
740х85х53 |
740х53х85
|
продолжение
Показатель |
ИРТ-5-25/10 (чертеж 069) |
ИРТ-5-25/10 (чертеж 058) |
ИРТ-16-110/10/210/14 |
ИРТ441/10-23/10 |
Площадь Поверхности испарителя, м2 |
5,448 |
5,448 |
15,0 |
4,4 |
Масса, кг |
7,8 |
8 |
31,4 |
8,23 |
Габаритные размеры, мм
|
1480х175х125 |
1480х112х185 |
1500х450х125 |
460х346х196 |
продолжение
Показатель |
ИРТ-20-110/8110/10/110/14 |
ИРТ-2,5-12/10-25/10 |
ИРТ-4,0-25/10 |
ИРТ-4,5-35/10 |
Площадь поверхности испарителя,м |
17,0
|
2,18
|
4,0
|
4,6
|
Масса, кг |
34,5 |
3,6 |
6,4 |
7,6 |
Габаритные размеры,мм |
1500х450х125 |
530х527х23 |
1150х397х53 |
910х572х53 |
Таблица 5.5
Техническая характеристика ребристотрубных испарителей
типа ИРСН
Показатель |
ИРСН4,7 |
ИРСН-5С |
ИРСН-7,5С |
Площадь поверхности испарителя, м2 наружная внутренняя Внутренний объем, м3 Количество труб в секции Длина труб и калачей, м Количество ребер Масса, кг Габаритные размеры, мм Присоединительные размеры, мм |
4,7 0,413 1,69 6 8,83 103 13,24 1500х225х160 1340х190 |
5,0 0,544 1,8 12 11,04 80 18 1000х160х450 90х340 |
7,5 0,769 2,57 12 15,54 90 20 1375х160х450 1175х340 |
продолжение
Показатель |
ИРСН-4,7 |
ИРСН-12,5С |
ИРСН-15С |
Площадь поверхности испарителя,м2 наружная внутренняя Внутренний объем, л Количество труб в секции Длина труб и калачей, м Масса,кг Габаритные размеры, мм Присоединительные размеры, мм |
10,0 0,994 3,32 12 20,04 120 29 1670х160х450 1550х340 |
12,5 1,216 4,06 12 24,48 150 33,6 2040х160х450 1925х340 |
15 1,44 4,82 12 29,4 180 40 2500х160х450 2300х340 |
а б
Рис.5.5 Испаритель ИРТ-2,542/10 (а) и испаритель (б) ИРТ-20410/8410/10410/14
а: 1 - калач; 2 - ребро жесткости; 3 - трубка; 4- ребро охлаждения; б: 1- паук; 2 - трубка; 3 -ребро жесткости, 4-секции.
Рис. 5.6. Испарители ИРТ-0,63-12/10:
1 - ребро жесткости; 2 - трубки; 3,4 – секция
Рис. 5.7 Испарители ИРСН
Рис.5.8. Испарители типов ВНР (а) и С (б):
1 — калач; 2 — ребро; 3 — труба; 4 — стойка; 5 - штуцер; 6 — гайка накидная; 7 - ниппель; 8 - заглушка; 9 — прокладка
Таблица 5.4
Техническая характеристика ребристотрубных испарителей
типов БНР и С
Показатель |
БНР-2,4 |
БНР4,8 |
БНР-6,6 |
С4-15 |
Площадь поверхности испарителя, м2 наружная внутренняя Внуренний объем, Количество труб в секции Длина труб и калачей, м Количество ребер Габаритные размеры, мм Присоединительные размеры, мм |
2,4 0,37 1,91 14 10,15 47 10,65
775х380х102 6
640х355 |
4,8 0,645 3,48 14 18,0 91 17,65
1325х380х102
1190х375 |
6,6 0,87 4,74 14 24,3 127 23,65
1775х380х102
1770х355 |
5,82 0,77 4,58 14 21,8 111 23,2
1575х380х102
1440х355 |
Таблица 5.5
Технические данные батарей для судовых установок
Показатель |
Площадь поверхности батарей, м2 |
|||||
2,0 |
3,5 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
|
Внутренний объем, м3 Количество Ребер Стоек Размеры, мм L L1 С C1 C2 Н Н1 Масса, кг |
1,5
37 2
515 700 355 515 - 380 270 12,4 |
2,2
62 2
840 1025 355 515 - 380 270 16,9 |
2,9
37 2
515 700 735 510 - 760 630 23,3 |
3,2
92 2
1215 1000 355 1215 607 380 270 24,2 |
3,8
112 3
1465 1650 350 1465 732 380 270 28,9 |
4,5
62 3
840 1025 735 840 - 760 650 34,3 |
Таблица 5.6
Испарителя |
Площадь поверхности, м2 |
Диаметр аппарата, мм |
Длина аппарата. мм |
Число труб |
Число ходов |
Вместимость по хладагенту. м3 |
ИТВР-5 ИТВР-6,3 ИТВР-8 ИТВР-10 ИТВР-12,5 ИТВР-16 ИТВР-20 ИТВР-25 ИТВР-31,5 ИТВР-40 ИТВР-50 ИТВР-63 ИТВР-80 ИТВР-100 ИТВР-125 ИТВР-160 ИТВР-200 |
5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 |
273 273 325 325 325 325 426 426 426 530 530 600 600 700 700 800 800 |
1500 2000 1500 2000 2500 3000 2000 2500 3000 2500 3000 2500 3000 3000 3500 3500 4000 |
64 64 98 98 98 98 184 184 184 282 282 416 416 568 568 750 750 |
26 28 20 22 20 22 14 14 14 12 10 10 8 6 6 6 6 |
0,0054 0,0072 0,0087 0,0116 0,0145 0,0175 0,0216 0,027 0,0324 0,0412 0,0495 0,061 0,072 0,1 0,117 0,154 0.176 |
Пример расчета рассольного испарителя. Установить режим работы, выбрать концентрацию рассола и подобрать испаритель для охлаждения камер холодильника для хранения фруктов. Температура воздуха в камерах – 0,5°С. Тепловой поток в испарителе определенный тепловым расчетом с учетом потерь, Qи = 250 кВт.
Для камер хранения фруктов целесообразно принять перепад температур между воздухом камеры и рассолом 5-6°С.
Принимаем температуру рассола, выходящего из испарителя и подаваемого в воздухоохладители камер, tр2 = – 7°С, подогрев рассола в воздухоохладителе Температуру кипения аммиака принимаем на 5 С ниже температуры рассола, выходящего из испарителя,
t0= –7–5=–12°С.
Для закрытой системы охлаждения температура замерзания рассола должна быть на 8–10°С ниже температуры кипения. tр2 Принимаем раствор хлористого кальция с температурой замерзания –21,2°С. Содержание соли в растворе 21,9%, плотность рассола при 15°С ρр = 1,2 кг/л == 1200 кг/м3. Удельная теплоемкость рассола при средней температуре рассола –6°С cр = 2,99 кДж/(кг·К).
Средняя разность температур между рассолом и кипящим хладагентом
При такой разности температур удельный тепловой поток для кожухотрубных испарителей, работающих на аммиаке, может быть принят qF = 3500 Вт/м2.
Площадь теплопередающей поверхности испарителя
Принимаем два кожухотрубных испарителя марки ИКТ-40 с площадью поверхности охлаждения 40,7 м2 каждый.
Расход теплоносителя определяем по формуле (5.12)
По этому расходу целесообразно выбрать два рабочих насоса половинной производительности каждый и один резервный.
Принимаем всего три центробежных насоса ЗК-6а производительностью 18 л/с каждый. Насосы должны быть включены параллельно.