7 Расчет основных теплообменных аппаратов

ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И

ТРУБОПРОВОДОВ

Нормальная работа холодильной установки требует соответствия поверхностей конденсатора и испарителя их тепловой нагрузке (тепловому потоку) и производительности. При конструировании новых теплообменных аппаратов искомой величиной является теплопередающая поверхность. Если теплопередающие поверхности конденсатора и испарителя недостаточны, компрессор работает с более низкой температурой кипения и более высокой температурой конденсации (охлаждающая способность снижается). Поверхность теплопередачи определяем для конденсатора и испарителя по формуле [ 2, с.6 ]:

F_к(и)=к_з*Q_к(и)/q_Fк(и), (7.1)

где к_з – коэффициент запаса, к_з=1.051.15, принимаем к_з=1.15;

q_Fк(и)– плотность теплового потока конденсатора (испарителя)

при использовании хладагента R12 (при скорости воз-

духа до 5 м/с), q_Fк(и)=230300 Вт/м², принимаем

q_Fк(и)=290Вт/м²);

Qк - тепловая нагрузка на конденсатор,

(7.2)

Q_и – тепловая нагрузка на испоритель:

(7.3)

Подставляя значения в формулу (7.1) получаем:

;

.

Вентилятор конденсатора и испарителя непосредственного охлаждения подбирают по объему подаваемого воздуха. Подача воздуха, м³/ч, рассчитываются по формуле [ 2, с.9 ]:

, (7.4)

где Q – тепловой поток, проходящий через поверхность теплообменного

аппарата, Вт;

- плотность воздуха при средней его температуре в теплообменном

аппарате, кг/м³;

i₁ и i₂ – энтальпия поступающего и выходящего из теплообменного

аппарата воздуха, кДж/кг.

Подставив числовые значения в формулу (7.3) получаем:

- для конденсатора

- для испарителя

Условие Fк  Fи соблюдено.

Потребная мощность N, кВт, на валу вентилятора теплообменного аппарата воздушного охлаждения определяется исходя из необходимой подачи воздуха и полного напора развиваемого вентилятором напора (давления):

, (7.5)

где H_в – полный напор, Н/м², для вентилятора конденсатора и испарителя

H_в=750 Н/м²;

_р – КПД ременной передачи для вентилятора установленного

непосредственно на валу электродвигателя _р=0.96;

_в – КПД вентилятора (0.6 – 0.97), принимаем _в=0.7;

к_з – коэффициент запаса принимаем согласно равным 1.3 и 1,2.

Таким образом получаем.

Потребляемая мощность на валу вентилятора конденсатора:

Потребляемая мощность на валу вентилятора испарителя:

Ресивер – сборник жидкого холодильного агента в замкнутой системе холодильной машины

(7.6)

Где - удельный объем жидкого холодильного агента, заполняющего

ресивер, м³/кг;

G_x - массовый расход холодильного агента, кг/ч.

Обычно ресиверы заполнены хладогентом на 80% от своего объема

Трубопроводы холодильных машин подбираем по внутреннему диаметру d. Диаметр трубопровода рассчитывают из условия неразрывности потока по объемному часовому расходу, м³/ч [ 2, с.16 ]:

(7.7)

(7.8)

(7.9)

где V_i – удельный объем хладагента в расчетном трубопроводе при

соответствующей температуре, м³/кг ( (-14°С)V₁=0.08813м³/кг,

(50,5°С)V₂ =0.01437м³/кг, V_жидк=0.8264 10^-3 м³/кг );

G_x – массовая подача компрессора G_x=396,83кг/ч ( рассчитана в

пункте 4 по формуле (4.8));

_тр – скорость движения хладагента, м/с, принимаем согласно

нормам: _тр=15 м/с – для всасывающего

трубопровода, _тр=15м/c - для нагнетательного трубопро-

вода, _тр=0.5 м/с – для жидкостного трубопровода.

Подставляя значения в формулы (7.7),(7.8),(7.9) получаем следующие

диаметры:

м=29мм ;

м=12мм ;

;

По значениям, полученным расчетом, подбираем трубы согласно сортаменту, рекомендованному ГОСТом [2, с.17 ]. Для холодильной машины непосре-дственного охлаждения используем стальные цельнотянутые трубы : d_вс=33,5 мм, d_наг=14 мм, d_жидк=18 мм. В таблице 2 – приведены основные размеры труб.

Таблица 2 – Основные размеры труб

Условный проход трубы, мм	Наружный диаметр, мм	Внутренний диаметр, мм	Толщина стенок, мм	Площадь поперечного сечения, м²
32	38	33,5	2,25	0,8800
15	18	14	2,00	0,1540
20	22	18	2,00	0,2530