3.12 Подбор промежуточных сосудов

Промежуточные сосуды подбираются по значению внутреннего диаметра так чтобы скорость движения пара в сосуде не превышала допустимые значения.

D_{п. с.} = [4∙m_км∙u_3i/ (π∙ ω_{п. с.)}] ^0,5 [1],

где

u_3i - удельный объем в точке 3 (см. таблицу 3)

ω_{п. с} - скорость движения пара в аппарате, ω_{п. с}= 0,5 м/с [1].

Промежуточный сосуд подбирается для каждого компрессорного агрегата нижней и верхней ступени.

Массовый расход хладагента одного компрессорного агрегата нижней ступени:

m ^н_км3.1= m^н_км3/2= 0,65/2= 0,325 кг/с

D_{п. с.} = [4∙ m ^н_км3.1∙u₃/ (π∙ ω_{п. с.)}] ^0,5 = [4∙0,325∙0,39/ (3,14∙0,5)] ^0,5 = 0,568 м

Подбираем промежуточный сосуд (для каждого компрессорного агрегата) марки 60 ПС₃.

Основные характеристики [10]:

вместимость, м³0,67,диаметр, мм600,высота, мм3640,наружная поверхность змеевика, м²8,6 м^2,масса, кг1230.

3.13 Подбор водяных насосов

Водяные насосы подбираются по объемной подаче воды и напору.

Объемная подача воды соответствует объемной подаче воды через градирню:

V_{н. в. р}= V_{w. гр}= 0,21 м³/с= 756 м3/ч;

Выбираем три насоса (два рабочих и один резервный) фирмы Grundfos марки TP 250-310/4 с характеристиками [10]:

Объемная подача V_{н. в}, м³/ч – 380, Номинальный напор Н, м - 25

Потребляемая мощность N_{н. в}, кВт - 55

Длина, мм – 950, Ширина, мм - 858

Высота, мм – 1510, Масса, кг-760

Объемная подача двух насосов:

V_{н. в}= V_{w. гр}·2= 380·2= 760 м³/ч.

3.14 Подбор аммиачных насосов

Аммиачные насосы подбираются по значению объемной подачи хладагента и напору.

Расчетная объемная подача аммиачного насоса:

V_{н. а. рi} = Q_тi∙n∙ ν_ж/r₀ [1],

где

n - кратность циркуляции хладагента, при верхней подаче n= 6-15 [1];

ν _жi - удельный объем жидкого аммиака на линии насыщенной жидкости, кг/м³;

r₀ - теплота парообразования аммиака, кДж/кг.

Для температуры - 7°С:

r₀₁ = 1285,9 кДж/кг; [3]

ν_ж1= 1,543·10^-3 м³/кг; [3]

V_{н. а. р1} = 405∙8∙1,543·10^-3 /1285,1= 0,0039 м³/с= 14,04 м³/ч

Выбираем два аммиачных герметичных насоса (один рабочий и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 5050 с характеристиками [10]:

Объёмная подача 14,3м³/ч;

Номинальный напор 25 м;

Габаритные размеры 520х310х349 мм.

Для температуры - 19°С:

r₀₂ = 1325,5 кДж/кг; [3]

ν _ж2= 1,506·10^-3 м³/кг; [3]

V_{н. а. р2} = 510∙8∙1,506·10^-3 /1325,5 = 0,0046 м³/с= 16,7 м³/ч

Выбираем два аммиачных герметичных насоса (один рабочий и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 8050 с характеристиками [10]:

Объёмная подача 30,7м³/ч;

Номинальный напор 25 м;

Габаритные размеры 555х310х351 мм.

Для температуры - 40°С:

r₀₃ = 1388,9 кДж/кг; [3]

ν_ж3= 1,449·10^-3 м³/кг; [3]

V_{н. а. р3} = 590∙8∙1,449·10^-3 /1388,9= 0,0049 м³/с= 17,7 м³/ч

Выбираем два аммиачных герметичных насоса (один рабочий и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 8050 с характеристиками [10]:

Объёмная подача 30,7м³/ч;

Номинальный напор 25 м;

Габаритные размеры 555х310х351 мм.

3.15 Расчет трубопроводов

Трубопроводы однофазной среды рассчитываются по внутреннему диаметру и падению давления.

d_{тр. р}= [4·V_{тр. i}/ (π·ω_{тр. i})] ^0,5, [4]

где

V_{тр. i} - объемная подача вещества по трубопроводу, м³/с;

ω_{тр. i -} скорость движения среды в трубопроводе, м/с.

Нагнетательный трубопровод одного компрессорного агрегата

Скорость движения пара в нагнетательном трубопроводе:

ω_{тр. н}= 15¸30 м/с [4];

V_{тр. i}= m_{км. i}∙v_2i,

где

m_{км. i} - массовый расход хладагента, кг/с;

v_2i, v_4i - удельный объем в точке 2 и 4 (см. таблицу 1, 2,3)

Для температуры t₀= - 7°C:

d_{тр. р. н1}= [4· (m_км.1∙v₂₁/2) / (π·ω_{тр. н})] ^0,5= [4· (0,5∙0,13/2) / (3,14·20)] ^0,5= 0,045 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 57×3,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. н1}= 4· (m_км.1∙v₂₁/2) / (π· d² _{тр. н1}) = 4· (0,5∙0,13/2) / (3,14·0,05²) = 16,56 м/с.

Для температуры t₀= - 19°C:

d_{тр. р. н2}= [4· (m_км.2∙v₂₂/2) / (π·ω_{тр. н})] ^0,5= [4· (0,65∙0,14/2) / (3,14·20)] ^0,5= 0,054 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 57×3,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. н2}= 4· (m_км.2∙v₂₂/2) / (π· d² _{тр. н2}) = 4· (0,65∙0,14/2) / (3,14·0,05²) = 23,2 м/с.

Для температуры t₀= - 40°C:

Нагнетательный трубопровод компрессорного агрегата верхней ступени:

d_{тр. р. н3в}= [4· (m_км.3в∙v₄₃/2) / (π·ω_{тр. н})] ^0,5= [4· (0,84∙0,13/2) / (3,14·20)] ^0,5= 0,058 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 57×3,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. н3в}= 4· (m_км.3в∙v₄₃/2) / (π· d² _{тр. н3в}) = 4· (0,84∙0,13/2) / (3,14·0,05²) = 23,2 м/с.

Нагнетательный трубопровод компрессорного агрегата нижней ступени:

d_{тр. р. н3н}= [4· (m_км.3н∙v₂₃/2) / (π·ω_{тр. н})] ^0,5= [4· (0,65∙0,5/2) / (3,14·20)] ^0,5= 0,102 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. н3н}= 4· (m_км.3н∙v₂₃/2) / (π· d² _{тр. н3н}) = 4· (0,65∙0,5/2) / (3,14·0,1²) = 20,7 м/с.

Общий нагнетательный трубопровод

d_{тр. р. н}= [4· (m_км.1∙v₂₁+ m_км.2∙v₂₂ +m_км.3в∙v₄₃) / (π·ω_{тр. н})] ^0,5= [4· (0,5∙0,13+ 0,65∙0,14+0,84∙0,13/2) / (3,14·20)] ^0,5= 0,130 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 133×4 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. н3в}= 4· (m_км.1∙v₂₁+ m_км.2∙v₂₂ +m_км.3в∙v₄₃) / (π· d² _{тр. н}) =

4· (0, 5∙0,13+0,65∙0,14+0,84∙0,13) / (3,14·0,125²) = 21,6 м/с.

Всасывающий трубопровод одного компрессорного агрегата. Скорость движения пара во всасывающем трубопроводе:

ω_{тр. в}= 10¸25 м/с [1].

Для температуры t₀= - 7°C:

d_{тр. р. в1}= [4· (V_т1/2) / (π·ω_{тр. в})] ^0,5= [4· (0,252/2) / (3,14·15)] ^0,5= 0,103 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4 мм. Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. в1}= 4· (V_т1/2) / (π· d² _{тр. в1}) = 4· (0,252/2) / (3,14·0,1²) = 16,05 м/с.

Для температуры t₀= - 19°C:

d_{тр. р. в2}= [4· (V_т2/2) / (π·ω_{тр. в})] ^0,5= [4· (0,53/2) / (3,14·15)] ^0,5= 0,150 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 159×4,5 мм. Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. в2}= 4· (V_т2/2) / (π· d² _{тр. в2}) = 4· (0,53/2) / (3,14·0,15²) = 15 м/с.

Для температуры

t₀= - 40°C:

Всасывающий трубопровод компрессорного агрегата верхней ступени:

d_{тр. р. в3в}= [4· (V_т3в/2) / (π·ω_{тр. в})] ^0,5= [4· (0,53/2) / (3,14·20)] ^0,5= 0,150 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 159×4,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. в3в}= 4· (V_т3в/2) / (π· d² _{тр. в3в}) = 4· (0,53/2) / (3,14·0,15²) = 15 м/с.

Всасывающий трубопровод компрессорного агрегата нижней ступени:

d_{тр. р. н3н}= [4· (V_т3н/2) / (π·ω_{тр. н})] ^0,5= [4· (1,44/2) / (3,14·15)] ^0,5= 0,247 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 273×8 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. в3н}= 4· (V_т3н/2) / (π· d² _{тр. в3н}) = 4· (1,44/2) / (3,14·0,25²) = 14,67 м/с.

Общий всасывающий трубопровод

Для температуры t₀= - 7°C:

d_{тр. р. в1}= [4·V_т1/ (π·ω_{тр. в})] ^0,5= [4· 0,252/ (3,14·15)] ^0,5= 0,146 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 159×4,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. в1}= 4·V_т1/ (π· d² _{тр. в1}) = 4·0,252/ (3,14·0,15²) = 14,27 м/с.

Для температуры t₀= - 19°C:

d_{тр. р. в2}= [4·V_т2/ (π·ω_{тр. в})] ^0,5= [4·0,53/ (3,14·15)] ^0,5= 0,212 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 219×7 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. в2}= 4·V_т2/ (π· d² _{тр. в2}) = 4· 0,53/ (3,14·0,2²) = 16,88 м/с.

Для температуры t₀= - 40°C:

d_{тр. р. н3н}= [4·V_т3н/ (π·ω_{тр. н})] ^0,5= [4·1,44/ (3,14·15)] ^0,5= 0,349 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 377×9 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. в3н}= 4·V_т3н/ (π· d² _{тр. в3н}) = 4·1,44/ (3,14·0,35²) = 14,97 м/с.

Жидкостный трубопровод (от конденсаторов до линейного ресивера)

Жидкостной трубопровод подбираем по значению падения давления в трубопроводе.

d_{тр. р. ж. к}= (l+Σl_э) ∙l_тр∙w²_{тр. н. к}/2∙v₃∙Δp, [4]

где

l - длинна трубопровода, l= 10 м;

Σl_э - эквивалентная длинна (потеря давления на местном сопротивлении замененная потерей давления на прямом участке трубы, для углового вентиля l_эв= 10 м; для отвода

l_эв= 0,5 м;

l_тр - коэффициент трения внутренней поверхности трубы,

для жидких хладагентов l_тр= 0,03¸0,035 [4];

Δp - допустимое падение давления в трубопроводе на участке между конденсатором и линейным ресивером, Δp= 1,2 кПа [4].

На линии от конденсатора до линейного ресивера имеется два угловых вентиля и два отвода.

d_{тр. р. ж. к}= (10+ (2∙10+2∙0,5) ∙0,03∙0,5²/ (2∙1,702∙10^-3∙1,2∙10³) = 0,057 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 76×3,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж. к} = 4· (V_{тр. ж}) / (π· d²_{тр. ж. к}) = 4·3,39∙10^-3/ (3,14·0,07²) = 0,88 м/с.

Жидкостной трубопровод (от линейного ресивера до распределительной станции)

d_{тр. р. ж. л}= [4·V_{тр. ж}/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4·3,39∙10^-3/ (3,14·1)] ^0,5= 0,065 м

ω_{тр. ж} - скорость движения жидкого аммиака на стороне нагнетания, ω_{тр. ж}= 0,5¸1,25. [4]

V_{тр. ж}= (m_км1+ m_км2+ m_км3в) ∙v₃= (0,5+0,65+0,84) ∙1,702∙10^-3= 3,39∙10^-3 м³/с;

Выбираем стальную бесшовную трубу 76×3,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж. л} = 4· (V_{тр. ж}) / (π· d²_{тр. ж. л}) = 4·3,39∙10^-3/ (3,14·0,07²) = 0,88 м/с.

Жидкостный трубопровод (от распределительной станции до циркуляционного ресивера с t₀₁= - 7°C)

d_{тр. р. ж1}= [4·m_км.1∙v₃/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4· 0,5∙1,702∙10^-3/ (3,14·1)] ^0,5= 0,033 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 38×2,0 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж1}= 4· (m_км.1∙v₂₁/2) / (π· d² _{тр. н1}) = 4·0,5∙1,702∙10^-3/ (3,14·0,032²) = 1,06 м/с.

Жидкостный трубопровод

(от распределительной станции до циркуляционного ресивера с t₀₂= - 19°C)

d_{тр. р. ж2}= [4·m_км.2∙v₃/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4· 0,65∙1,702∙10^-3/ (3,14·1)] ^0,5= 0,038 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 45×2,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж2}= 4· (m_км.1∙v₂₁/2) / (π· d² _{тр. н1}) = 4·0,65∙1,702∙10^-3/ (3,14·0,04²) = 0,88 м/с.

Жидкостной трубопровод (от распределительной станции до циркуляционного ресивера с t₀₃= - 40°C)

d_{тр. р. ж3}= [4·m_км.3н∙v₃/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4· 0,84∙1,702∙10^-3/ (3,14·1)] ^0,5= 0,043 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 45×2,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж3}= 4· (m_км.1∙v₂₁/2) / (π· d² _{тр. н1}) = 4·0,84∙1,702∙10^-3/ (3,14·0,04²) = 1,14 м/с.

Жидкостной трубопровод

(от распределительной станции до промежуточных сосудов)

d_{тр. р. ж. пс}= [4· (m_км.3в - m_км.3н) ∙v₃/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4· (0,84-0,65) ∙1,702∙10^-3/ (3,14·1)] ^0,5= 0,020 м.

Выбираем стальную бесшовную трубу 25×1,6 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж. пс} = 4· (m_км.3в - m_км.3н) / (π·d²_{тр. р. ж. пс}) = 4· (0,84-0,65) ∙1,702∙10^-3/ (3,14·0,025²) = 1,03 м/с.

Жидкостный трубопровод

(от циркуляционного ресивера до потребителей холода)

Для температуры t₀= - 7°C:

d_{ж. р. пх1}= [4·V_{н. а. р1}/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4· (14,3/3600) / (3,14·1)] ^0,5= 0,071 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 76×3,5 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж. пх1} = 4· V_{н. а. р1}/ (π·d² _{ж. р. пх1}) = 4· (14,3/3600) / (3,14·0,07²) = 1,03 м/с.

Для температуры t₀= - 19°C:

d_{ж. р. пх2}= [4·V_{н. а. р2}/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4· (30,7/3600) / (3,14·1)] ^0,5= 0,104 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4,0 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж. пх2} = 4· V_{н. а. р2}/ (π·d² _{ж. р. пх2}) = 4· (30,7/3600) / (3,14·0,1²) = 1,09 м/с.

Для температуры t₀= - 40°C:

d_{ж. р. пх3}= [4·V_{н. а. р3}/ (π·ω_{тр. ж})] ^0,5= [4· (30,7/3600) / (3,14·1)] ^0,5= 0,104 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4,0 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{тр. ж. пх3} = 4· V_{н. а. р3}/ (π·d² _{ж. р. пх3}) = 4· (30,7/3600) / (3,14·0,1²) = 1,09 м/с.

Парожидкостный трубопровод

(от потребителей холода до циркуляционного ресивера)

Движение двухфазной смеси вызывает увеличение гидравлического сопротивления в

Δp_см/ Δp_п раз.

Для этого рассчитываем некоторую величину X являющаяся функцией от

Δp_см/ Δp_п [4]:

X= (n-1) ^0,9∙ (v_ж/v_п) ^0,5∙ (µ_ж/µ_п) ^0,1 [4],

где

X - функция от Δp_см/ Δp_п;

v_{ж -} удельный объем жидкой фазы, м³/кг;

v_{п -} удельный объем паровой фазы, м³/кг;

µ_ж - вязкость жидкой фазы, м²/с;

µ_{п -} вязкость паровой фазы, м²/с;

d_пжi= d_пi∙ (Δp_см/ Δp_п) ^0,21,где

d_п - диаметр трубы в предположении, что в трубе течет только пар,

d_пi= [4·V_тi/ (π·ω_{п. в. т})] ^0,5

V_пi= Q_0i∙v_пi∙/r_0i

Для температуры t₀= - 7°C:

v_ж1= 1,543∙10^-3 м³/кг [3];

v_п1= 0,373 м³/кг [3];

µ_ж= 18,83∙10⁵ Па∙с [3];

µ_п= 0,8881∙10⁵ Па∙с [3];

X= (8-1) ^0,9∙ (1,543∙10^-3 /0,373) ^0,5∙ (18,83∙10⁵ /0,8881∙10⁵) ^0,1= 0,5;

При X= 0,5: Δp_см/ Δp_п= 9,59 [4];

d_п1= [4·0,252 / (3,14·15)] ^0,5= 0,146м;

d_{п. ж1}= 0,146∙9,59^0,21= 0,235 м;

Выбираем стальную бесшовную трубу 219×7 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{п. в. т1} = 4·V _п1/ (π·d² _{п. ж1}) ∙ (Δp_см/ Δp_п) ^0,42 = 4· 0,252/ (3,14·0,2²) ∙ 9,59^0,42= 20,74 м/с.

Для температуры t₀= - 19°C:

v_ж2= 1,506∙10^-3 м³/кг [3];

v_п2= 0,5977 м³/кг [3];

µ_ж2= 21,38∙10⁵ Па∙с [3];

µ_п2= 0,8566∙10⁵ Па∙с [3];

X= (8-1) ^0,9∙ (1,506∙10^-3 /0,5977) ^0,5∙ (21,38∙10⁵ /0,8566∙10⁵) ^0,1= 0,73

При X= 0,73, Δp_см/ Δp_п= 12,5 [4];

d_п2= [4·0,53/ (3,14·15)] ^0,5= 0,21 м;

d_{п. ж2}= 0,21∙9,59^0,21= 0,338 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 328×8 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{п. в. т2} = 4·V _п2/ (π·d² _{п. ж2}) ∙ (Δp_см/ Δp_п) ^0,42 = 4· 0,53/ (3,14·0,30²) ∙ 12,5^0,42= 21,7 м/с.

Для температуры t₀= - 40°C:

v_ж3= 1,449∙10^-3 м³/кг [3];

v_п3= 1,553 м³/кг [3];

µ_ж3= 27,6∙10⁵ Па∙с [3];

µ_п3= 0,807∙10⁵ Па∙с [3];

X= (8-1) ^0,9∙ (1,449∙10^-3/1,553) ^0,5∙ (27,6∙10⁵ /0,807∙10⁵) ^0,1= 0, 3

При X= 0, 3, Δp_см/ Δp_п= 2,4 [4];

V_п2= 590∙1,553/1388,9= 0,66 м³/с

d_п2= [4·1,44/ (3,14·15)] ^0,5= 0,349 м;

d_{п. ж2}= 0,349∙2,4^0,21= 0,419 м

Выбираем стальную бесшовную трубу 377×9 мм.

Уточняем скорость движения пара:

ω_{п. в. т3} = 4·V _п3/ (π·d² _{п. ж3}) ∙ (Δp_см/ Δp_п) ^0,42 = 4· 1,44/ (3,14·0,35²) ∙ 2,4^0,42= 21,63 м/с.