Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Холодильное технологическое оборудование. Учебное пособие.pdf
⋅⋅=прQ
⋅
⋅
F
ρ
131
.2162176,1028,379,53 =
Следовательно, равенство (18) (см. с. 129) не соблюдается
и необходимо увеличить Q
Q
можно увеличить при возрастании Fпp до величины
'
F
пp
> Fпp. Значение Fпp находим из зависимости:
пp
.
пp
Q
' =
F
пр
m
=
α
Δ
t
72574
=
m
76,109,53
⋅
.
14,125
Тогда действительная масса находящегося на решетке
продукта, кг,
' =
'
=
G
пр
d
э
прпр
6
=
022,0103014,125
⋅⋅
6
Действительная высота насыпного слоя продукта на решетке, м,
'
G
'
Н
пр
0 =
=
ρ
=
⋅
F
p
п
61,472
5,5640
⋅
.
148,0
Действительная температура воздуха на выходе из грузового отсека аппарата, ºС,
Q
'
t
в
пр
=
G
в
t
⋅
в
С
в
72574
=+
12
101364,29
⋅
58,2730
−=−
что близко к принятой ранее температуре t
= –27,6 ºС.
в2
Пористость флюидизированного слоя продукта находят из
следующей зависимости.
.
61,472
,
⋅=⋅
−
ε
ρ
−
⋅
ε
=
⎛
⎜
ε
=
⎜
⎝
W
опт
=
Re =
ν
в
132
0,21
2
⎛
+
⎜
⎜
⎝
Ar
⋅+⋅
8
1035,6
⋅
d
э
,
⎞
Re36,0Re18
⎟
⎟
⎠
21,0
2
⎞
41,755736,041,755718
⎟
=
⎟
⎠
0220713
,,
6
−
10810
⋅
487,0
417557
,
Высота флюидизированного слоя продукта, м,
1
Н
ф
⎡
'
⎢
=
Н
0
⎢
⎣
⎤
0
⎥
1
=
−
ε
⎥
⎦
⎡
−
148,0
⎢
−
⎣
⎤
38,01
487,01
179,0
=
⎥
⎦
,
– пористость насыпного слоя (для черешни ε0 = 0,38).
где ε
0
Продолжительность замораживания продуктов сферической формы в аппарате τ определяют по формуле:
q
3 э
=
τ
t
кр
−
пр
⎡
d
d
э
⎢
t
c
46
⎢
⎣
⎤
1
. (19)
+⋅
⎥
αλ
⎥
3
⎦
Находим численные значения:
t+t
12
вв
== =−
t С
c
22
30 ( 27,6)
+−
o
28,8 ,
Q
72574
2
q Дж/кг.
== =
3
G'
0,278
261058
Тогда
261058 1030 0,022 0,022 1
τ=+
-2,57+28,8 6 4 1,34 53,9
⋅==
⎛⎞
⎜⎟
×
⎝⎠
852с 14,2 мин.
=⋅+⋅++=++
δ
δ
′
+
133
В связи с тем, что масса находящегося на решетке продукта составляет G
= 472,61 кг, то она, очевидно, и будет опреде-
пp
лять вместимость флюидизационного аппарата.
Длина аппарата
LLD2 2 м,
=++ + =
p и
α
δδ6,9+0,3+2×0,2+2×0,2=8
б 3
где D
– диаметр барабана транспортера, м (D
б
= 0,3 м); δ3 – за-
б
зор между барабаном и торцевыми стенками туннеля (со стороны загрузки и разгрузки), м (δ
парата с теплоизоляцией, м (δ
= 0,2 м); δи – толщина стенки ап-
3
= 0,2 м).
и
Ширина аппарата
В
ВВ 4220220280802
α
+=
p
2
ив
3
,м,,,,,
где В
, Вв – ширина ленты транспортера и центробежного венти-
р
лятора соответственно, м (ориентировочно принимаем В
= 0,8 м).
в
Высота аппарата
Н =Н +D +Н + δδ
αвои
б
ф
220,1790,33,02
з
0,520,24,9м,
⋅+⋅ ≈
= +++⋅
где Н
принимаем Н
нимаем δ
– высота секции воздухоохладителя, м (ориентировочно
во
= 3 м); δ
во
= 0,5 м).
3
′
– зазоры по высоте аппарата, м (при-
3
Тепловую нагрузку на воздухоохладитель определяют с
учетом дополнительных теплопритоков Q
, возникающих при
4
загрузке и выгрузке продуктов:
(20)
'
QQQQQ +++=
,
4
4210
FiK
Δ××∑=
)()
В
=
В
В
134
где Q1, Q2, Q4, Q
′
– теплоприток соответственно через огражде-
4
ния аппарата, от замораживаемого продукта, эксплуатационный
теплоприток от электродвигателей вентиляторов воздухоохладителей, а также теплоприток через окна загрузки и выгрузки, Вт.
Теплоприток через ограждения аппарата определяется по
зависимости:
Q
1
i
,
t
нi
– коэффициент теплопередачи ограждения. Вт/м2 К; Fi –
где К
i
площадь поверхности ограждения, м
2
; Δtнi – разность между
температурами вне аппарата и внутри, ºС.
0,21 2 8 2,4 2 8 4,9 2 2,4 4,9 10 28,8 1143 .
Q
1
(
т=⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅+=
Тепловой эквивалент вентилятора воздухоохладителей
ориентировочно принимают 30 % от Q
, тогда
2
0,3 72574 21772 .Q Вт
4
⋅=
Теплоприток от поступающего в аппарат через окна загрузки и выгрузки воздуха принимают 40 % от Q
'
0,4 1143 457 .Q
4
т=⋅ =
:
1
Тогда
1143 72574 21772 457 95946 .Q
0
т=+ + +=
Площадь поверхности воздухоохладителя находят из
формулы:
Q
0
FΔ=
во
,
tк
m
Δ
м
F
м
135
где к – коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, к =11,6
2
Вт/м
К; Δtm – средняя логарифмическая разность температур ме-
жду температурами воздуха и кипящего холодильного агента, ºС.
Разность между температурами воздуха и холодильного
агента из-за сравнительно небольшого изменения температуры
воздуха в грузовом отсеке аппарата (Δt
= 2,4 ºС) можно принять
в
как среднюю арифметическую, и она составит при температуре
кипения холодильного агента t
= –40 ºС.
0
o
t=t t С
−=− + =
c
28,8 40 11,2 .
0
Тогда
95946
==
F
во
⋅
11,6 11,2
738,5
2
.
Для непрерывной работы морозильного аппарата воздухоохладитель изготовляют из шести самостоятельных секций, изолированных друг от друга специальными перегородками. Так как
одна из них периодически отключается для оттаивания, в морозильном аппарате непрерывно работают только пять секций.
Поэтому расчетная теплопередающая площадь поверхности каждой секции
'
F
== =
во
738,5
во
55
147,7 .
2
Полагаем, что воздухоохладитель будет изготовлен из
труб размером 38×2,5 мм, оребренных лентой толщиной δ
мм и высотой ребра h
Площадь поверхности охлаждения 1 м такой трубы f
2
0,76 м
/м.
= 30 мм с шагом оребрения tp = 20 мм.
p
= 0,8
р
′
составляет
Длина труб в секции
mp
=
147,7
0,76
=194,3 м
L.
=⋅=×=
′
В
(
)
(
)
=⋅+=+=S
H
136
Секции воздухоохладителя расположены под решеткой.
Каждая секция размещается на 1/6 длины решетки. Тогда длина
секции составит:
6,9
l м.
тp
=1,15
=
6
Количество труб, которое можно разместить на этой длине при расстоянии между ними, S
= 0,104 м.
1
l
тp
n шт.
=− −≈
1
S0,104
1
1,15
1= 1 10
Ширину секции воздухоохладителя принимаем равной
ширине поддерживающей решетки, тогда длина труб в одном
горизонтальном ряду, м,
.
L
тp
n
р
1
8108,0
Количество горизонтальных рядов труб в секции воздухоохладителя
L
тp
=
n 24
2
′
L
тp
,
3194
.
≈=
8
Высота секции воздухоохладителя, м,
.
во
1
n
2
2
9,2115,0124
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в
циркуляционном кольце можно найти из уравнения:
⎛
PP
⎜
ф
⎝
где ΔΡф, ΔΡр, ΔΡво, ΔΡ
P
p
, ΔΡвх, ΔΡ
пов
Δ+Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=Δ
P
P
во
пов
– аэродинамическое сопро-
диф
P
вх
P
диф
(21)
⎞
,
⎟
⎠
тивление соответственно флюидизированного слоя продукта, поддерживающей решетки, оребренной секции воздухоохладителя,
−
ν
137
поворотов воздуха при входе в вентилятор, диффузора, Па; a – коэффициент, учитывающий сопротивление трения в канале (a = 1,1).
Аэродинамическое сопротивление флюидизированного
слоя продукта, Па,
H
⎛
P
ф
⎜
Re67,1
⎜
⎝
⎛
755767,1
⎜
⎝
179,0
022,0
2,0
⎞
ф
⎟
⎟
d
э
⎠
2,0
⎞
⎟
⎠
′
G
пр
=
⋅=Δ
F
p
61,472
5
(22)
1432
=⋅⋅
Аэродинамическое сопротивление поддерживающей решетки с ячейками размером 3×3 мм и живым сечением для прохода воздуха Е = 0,308:
WW
Ρ
оптопт
=+⋅−
Па
.14836,11971,312,43
22
−⋅=+−=ΔΡ
71,372,1336,11912,4372,13
(23)
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя находят из зависимости:
⎛
h
⎟
⎜
35,1 W
во
n
⎟
⎜
2
d
н
⎠
⎝
U
⎟
⎜
⋅⋅=ΔΡ
⎟
⎜
d
н
⎠
⎝
⋅
Re
−
24,0
ρ
н
(24)
2
,
72,045,0
⎞
⎛
⎞
где U – расстояние между ребрами с учетом снеговой шубы, мм;
W – скорость движения воздуха в живом сечении секции, м/с.
Число Рейнольдса (при кинематической вязкости воздуха
26
(при t0= – 40 ºC)) составит следующее:
108,10−⋅=
смв/
3,71 0,038
Re 13054.
⋅
==
10,8 10
−
⋅
6
−
138
Тогда аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя при расстоянии между ребрами:
,2,15228,0202 =⋅−−=−−=
tU
δδ
иp
(25)
где t – шаг оребрения, м; δи – толщина инея, (δи = 0,002 м).
во
45,0
30
⎛
⎞
2435,1 =⋅⋅
⎜
38
⎝
⎛
⋅⋅=ΔΡ
⎟
⎜
⎠
⎝
38
72,0
2,15
⎞
()
13054
⋅
⎟
⎠
24,0
−
2
71,3
Аэродинамическое сопротивление поворотов определяют
по формуле:
2
пов
W
n
пов
повпов
2
,
ρξ
⋅⋅⋅=ΔΡ
в
считая, что n
ворота W
ротов, ξ
пов
= 4, а скорость движения воздуха в сечении по-
пов
= 2м/с, коэффициент местного сопротивления пово-
пов
= 1,5.
Тогда
2
пов
2
5,14 =⋅⋅=ΔΡ
2
4,17453,1
. (26)
Аэродинамическое сопротивление воздуха при входе в
вентилятор рассчитывают по уравнению, Па,
2
W
вх
,
=ΔΡ
– коэффициент местного сопротивления при входе ξвх = 0,5.
где ξ
вх
ρξ
(27)
вхвх
в
2
Количество циркулирующего через одну секцию воздуха
20, 4
'4,08с.
V м==
5
3
/
116453,1
⋅
П
139
Для подачи такого количества воздуха выбираем центробежный вентилятор типа ЦЧ-70 № 7. Диаметр всасывающего
окна d
= 0,7 м.
в
Скорость движения воздуха (м/с) во входном окне вентилятора находят следующим образом.
W
вх
'4
V
2
d
π
в
08,44
==
2
7,014,3
⋅
6,10
=
Тогда
2
10,6
ΔΡ = ⋅ =
0,5 1,453 40,9 .2 Па
вх
Аэродинамическое сопротивление диффузора определяют
по формуле:
2
где ξ
W
вых
дифдиф
2
– коэффициент местного сопротивления диффузора, ве-
диф
(28)
,
ρξ
⋅=ΔΡ
в
личина которого для диффузора с углом раскрытия 90º составляет 0,15; W
вентилятора ЦЧ-70 № 7 (в суженном сечении диффузора) при
расходе воздуха 4,08 м
– скорость движения воздуха в выходном окне
вых
3
/с, W
= 18,5 м/с.
вых
Тогда
2
18,5
ΔΡ = ⋅ =
0,15 1,453 37,3 .2
диф
а
Находим численное значение
1432 148, 2 116 17, 4 40, 9 37, 3 1,1 1971 Па.ΔΡ = + + + + + ⋅ =
()
Напор вентилятора, приведенный к воздуху, температура
которого 20 ºС и плотность ρ
= 1,2 кг/м3, составит следующее:
в
П
⋅
В
⋅
ΔΡ = ΔΡ = = (29)
20
ρ
20
ρ
в
140
1971 1,2
⋅
1, 453
1627,8 .
а
По характеристике вентилятора ЦЧ-70 № 7 при подаче
3
воздуха в количестве 4,08 м
фициент полезного действия вентилятора η
/с и напоре ΔΡ20 = 1627,8 Па коэф-
= 0,76.
в
Мощность электродвигателей вентиляторов
20,4 1971
Ne=V η Вт
/ 52906 .
ΔΡ = =
в
0,76
(30)
В предварительном расчете тепловой эквивалент работы
электродвигателей вентиляторов ориентировочно был принят
21772 Вт. Действительный тепловой эквивалент выше предварительно принятого. Необходима корректировка площади воздухоохладителя. Принимаем Н
= 50 000 Вт;
Q
4
= 5,9 м;
Н
а
= 1313 Вт;
Q
1
/
Q
= 525 Вт;
4
= 1313+72574+50000+525 = 124412 Вт;
Q
0
= 957,6 м2; F
F
во
= 252 м; n2 = 32;
L
mp
= 3,8 м (ориентировочно принимаем Нво = 4 м);
Н
во
ΔΡ
= 156 Па;
во
/
= 191,5 м2;
во
предварительно 4 м.
во
ΔΡ = 2011 Па;
= 1660,8 Па.
ΔΡ
20
20,4 1971
==
Ne
0,76
52906
т.
Погрешность составляет 7,4 %.
Производительность аппарата в случае замораживания в
нем сливы можно найти по формуле: