4.3 Розрахунок випарника (повітроохолоджувача)

4.3.1 Конструктивний розрахунок

Метою конструктивного розрахунку випарника (повітроохолоджувача) є визначення площі поверхні теплообміну і числа секцій.

Вихідні дані до розрахунку:

Холодопродуктивність , кВт 31;

Температура повітря в камері , К 237;

Температура кипіння хладоагента , К 225;

Вологість повітря на вході , % 70;

Вологість повітря на виході , % 90;

Хладоагент

Розрахункова схема зображена на рисунку 4.3.

Рисунок 4.3 – Схема розташування теплообмінних труб в корпусі апарата

Розрахунок виконується за методикою, наведеною в [Кошкин].

Параметри повітря на вході в повітроохолоджувач:

237+2=239 К.

де =2 – різниця температур на вході та виході із повітроохолоджувача [Кошкин-Сакун].

Вологовміст повітря на вході:

=0.7·0.0001535=0,0001074 кг/кг.

де =0,0001535 кг/кг взято із [Таблиці] при температурі повітря 239 К.

Ентальпія повітря на вході:

де Дж/кг і Дж/кг – ентальпії сухого та вологого повітря при температурі 239 К[Таблиці].

Параметри повітря на виході із повітроохолоджувача:

237-2=235 К.

де =2 – різниця температур на вході і виході із повітроохолоджувача [Кошкин-Сакун].

Вологовміст повітря на виході:

=0,9·0,0000987=0,00008883 кг/кг.

де =0,0000987 кг/кг взято із [Таблиці] при температурі повітря 235 К.

Ентальпія повітря на виході:

де Дж/кг і Дж/кг – ентальпії сухого та вологого повітря при температурі 235 К[Таблиці].

Відносна вологість , вологовмісті ентальпіявизначаються граничними процесами охолодження повітря до температури(процеси 1-2 і 1-2w).

Рисунок 4.4 – Процес охолодження повітря повітроохолоджувачі

Температура холодної поверхні в залежності від величини тепловологісного відношення може змінюватися в межах від(для процесу 1-2) до(для процесу 1-2w). Температура холодної поверхні може бути і нижче , проте в цьому випадку у поверхні охолодження утворюється туман. На графіку (рис.4.5), побудованому по рівнянню:

показано зміну величини тепловологісного відношння від температури поверхні охолодження. З графіка випливає, що для граничних процесів температура поверхні дорівнює: для процесу 1-2 ; для процесу 1-2w = . 

Рисунок 4.5 – Графік до розрахунку повітроохолоджувача

Величини і, відповідні різним значеннямпри=const (235 К), можна визначити за графіком (рис. 4.5), побудованому по рівнянню:

Параметри повітря після повітроохолоджувача приведені в табл. 4.3:

Таблиця 4.3 - Параметри повітря після повітроохолоджувача

, К
, %
, кг/кг
, Дж/кг

4.3.1.2 Якийсь там розрахунок

Вихідні данні:

Зовнішній діаметр труб , м 0,022;

Зовнішній діаметр труб , м 0,0196;

Висота ребер , м 0,130;

Шаг ребер u, м 0,012;

Товщина ребер δ, м 0,0003;

Крок труб по фронту , м

Крок труб в глибину , м

Передбачається, що повітроохолоджувач буде змонтований із сталевих труб з насадними квадратними ребрами. Розташування труб в пучку коридорне. Розрахункова схема зображена на рисунку 4.6.

Рисунок 4.6 – Теплопередаюча поверхня

Поверхня ребер:

.

Поверхня міжреберних ділянок:

Внутрішня поверхня труби:

=3,14·0,0196=0,062

Степінь ореберення:

Критерій Рейнольдса при швидкості повітря м/с у вузькому (живому) перерізі:

де – коєфіціент в’язкості повітря при = 237 К.

Критерій Нуссельта для визначення коефіцієнта тепловіддачі зі сторони повітря, віднесеного до поверхні оребрених труб:

,

де критерії для коридорного пучка мають значення: с=0.27; m=0.63;

[Данилова с 27].

Тоді коефіцієнта тепловіддачі:

де – коефіцієнт теплопровідності повітря при

= 237 К.

Отримане значення діаметра округлюємо до найближчого стандартного значення.