Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

А. В. Бараненко. Холодильные машины

.pdf
Скачиваний:
524
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
32.49 Mб
Скачать

При условии, что высота Н и ширина В аппарата находятся в соотношении В/Н = К, число рядов труб в секции

(11.168)

Полученное значение т округляют до целого четного числа и

по уравнению (11.168) уточняют значение К. Его следует прини­

мать таким, чтобы СООтношение В/Н обеспечивало равномерный

обдув фронтальной поверхности воздухом. '.

Если отвод теплоты в воздухоохладителе обеспечивается хо­

лодным рассолом (хладоносителем), то его среднюю температуру tsm находят исходя из следующих соображений. Задавшись изме­

нением температуры рассола в воздухоохладителе Ыг и несколь­

кими значениями средней температуры рассола tsm

(в пределах

tw - tsm = 0,5 -;- 2 ОС), определяют расход рассола Gs и его C~OPOCTЬ

в трубах

4Q

 

Ш г =

2 о,

(11.169)

,

1[dвиZСs~tsрs

 

где Сг - теплоемкость рассола при принятых средних температу­

рах, кДж/(кг. К); z - число секций аппарата; Рг - плотность рассола при принятых температурах, кг/м3

В соответСтвии с определенными скоростями Шгустанавлива­

ют характер движения хладоносителя и выбирают расчетное урав­

нение для коэффициента теплоотдачи к рассолу [см. формулы

(11.1)-(11.3)].

Плотность теплового потока со стороны рассола с учетом тер­

мического сопротивления стен-

f

Рис. 11.47. ГрафиЧеское определение

температуры кипении рабочего _веще­

ства в сухом воздухоохладителе

ки и загрязнений

_

 

tw - tsm

 

 

) .(11.170)

qFви - /

а

'

"(

/

Л1

1

г

+ k.. 01

 

 

Так как

 

tsm = var,

то и qF ВИ

по уравнению (11.170) имеет не­ сколько значений. Истиннуюсред­

нюю температуру рассола tsm на­

ходят графическим путем, для

чего по уравнению (11.170) стро­

ят зависимость qFви = f(tsm )

и по ее значению из уравнения

(11.161) определяют tsm

в том случае, когда в труб­

ках воздухоохладителя кипит

рабочее вещество, его темпера­

туру кипения t o вычисляют

в следующей последовательнос­

ти. В соответствии с холодопро­

изводительностью воздухоохла-

дителя Qo и числом параллельных секций аппарата z определяют

массовую скорость рабочего вещества шр при нескольких температурах кипения to(в пределах tw - to = 1 -;- 10 ОС). С учетом применимости одного из уравнений (11.65), (11.66) или (11.67) устанавливают

зависимость плотности теплового потока qF ВИ СО стороны рабоче­

го вещества от to при переменных температурах стенки. эти зависи­

мости строят в виде графиков qFви = f(t) (рис. 11.47). Искомую t o находят из графика при qFви' определенном по уравнению (11.161).

При расчете сухих воздухоохладителей целесообразно руко­ водствоваться следующими рекомендациями. Толщина ребер из

латуни должна быть 0,2-0,4 мм, -из стали - 0,3-0,5 мм. Шаг

ребер при положительных температурах кипения должен состав­ лять 3-4 мм, при отрицательных (вследствие инееобразования) - 7-10 мм. Наибольшая компактность достигается пластинчатыми

поверхностями с ребрами о = 0,2 мм и шагом 2 мм. В пластинча­

тых аппаратах применяют медные (иногда мельхиоро~ые) трубы диаметром 9 х 1 или 18 х 1 мм.

Увеличение коэффициентатеплоотдачи состороны воздухадостига-

ereяповышением массовой скоростиво:щухадо ШВР = 5 -;- 6 кг/(м2 . с),

обеспечивающей спокойное стекание конденсата по поверхности. Целесообразно применять трубы малых диаметров. Это сни­ жает вместимость аппарата по рабочему веществу, увеличивает его компактность и приводит к более благоприятной в отноше­ нии теплообмена гидродинамической структуре потока рабочего

вещества.

Контактное сопротивление для монолитных и оцинкованных

ребер R

= О,

дЛЯ насадных ребер с воротниками при наличии

конденс';;; или инея Rконт' =0,005

(при' Р =10 + 20), для сухих

поверхностей

R

= 0,01 м· К/Вт.

Теплопроводность инея при

Р = 250 кг/м3

п~О~;имают равной

ЛИН =0,2 Вт/(м,К), толщина

слоя инея оии = 5 + 6 мм.

При высоких коэффициентах оребрения (р =15 + 25) скорость рассола (теплоносителя) принимают не менее 1-1,5 м/с, при ма-

лых (р = 5 + 10) - не менее 0,5-0,8 м/с.

МО1(рые воздухоохладители. Расчет мокрых воздухоохладите­

лей в отличие от других аппаратов имеет существенную особен­

ность: здесь отсутствует теплопередающая поверхность. В форсу­

ночных воздухоохладителях поверхностью теплообмена является поверхность капель, в воздухоохладителях с насадкой - поверх­ ность струй, орошающих насадку, и поверхность самой насадки. В связи с этим вводят условное понятие площадь теплопередаю­ щей поверхности., за которую принимают площадь сечения воз­

духоохладителя, перпендикулярную к движеншо воздуха.

При расчете форсуночного воздухоохладителя допускаются

различные сочетания между заданными и искомыми величинами.

Если заданы параметры воздуха при входе t 1 и ер!' холодопроиз-

856

857

водительность QO и количество влаги Wo, которую нужно отвес­

ти, то в результате расчета определяют состояние воздуха на

выходе из аппарата t 2 и <Р2' количество воды (теплоносителя) GW'

подаваемой через форсунки, и площадь поперечного сечения воз­ духоохладителя F. Могут быть и другие сочетания.

В начале расчета принимают коэффициент орошения J..L и мас­

совую скорость воздуха ШВР [обычно 2,5 кг/(м2·с)]. по графику

зависимости энтальпийного '111 и температурного 'I1t коэффициен­ тов охлаждения определяют их значения (рис. 11.48). Далее по уравнению (11.152) находят отклонение действительного процес­

са в воздухоохладителе от условного. ПО уравнению (11.153) ис­ числяют коэффициент влаговыделения действительного процесса

~д и по уравнению (11.154) ~y для условного про~есса. Теплов­

лажностное отношение для условного процесса Sy находят по

уравнению (11.155).

Проведя в d-i -диаграмме из точки начального состояния возду­

ха 1 (см. рис. 11.45) лини~ 1-Ш2 с уклоном Sy находят в точке ее

пересечения с линией q> =1 температуру tw2 и энтальпию i w2Ис­

пользуя уравнение (11.150), определяют энтальпию воздуха на вы­ ходе из воздухоохладителя i 2С помощью уравнения (11.151) вы­

числяют температуру воздуха t2д'

При массовом расходе воздуха GB по уравнению (11.163) КО­ личество отводимой влаги

(11.171)

Значение этой величины должно соответствовать заданному

условиями задачи. В противном случае расчет повторяют при

другом коэффициенте орошения J..L.

Расход воды, разбрызгиваемой через

форсунки,

Lt~,:...-__-~_

Gw = J..LGB'

(11.172)

Начальная температура воды

tw1 = tw2 - Qo/{cwGw). (11.173)

 

d

Рис. 11.48. Зависимость 11, и 11, от КOЭФl>и­

Рис. 11.49. Процесс охлаждении

воздуха в воздухоохладителе с на­

циеиrа орошения 11 [при w,J' =2,5 :кr/(M2.c)]

садкой

Площадь поперечного сечения воздухоохладителя

(11.174)

Приняв число рядов форсунок z (обычно два-три), число форсу­

нок на 1 м2 площади сечения n, получим общее число форсунок в

воздухоохладителе

 

nобщ = zFn.

(11.175)

Расход воды на одну форсунку

 

gw = Gw/nобщ •

(11.176)

ПО расходу g w можно определить диаметр выходного отвер­ стия форсунки.

Если в форсуночном воздухоохладителе теплота отводится рас­

солом, можно использовать ту же методику расчета. При этом

необходимо учесть различие между упругостью водяного пара над

рассолом и упругостью пара над водой.

При расчете мокрого воздухоохладителя с насадкой задают

начальное состояние воздуха t 1 ИJ>J' холодопроизводительность

Qo' количество отводимой влаги W о' температуру воздуха после аппарата t 2 или количество охлаждаемого воздуха. Рассчитыва­

ют расход теплоносителя GB , площадь поперечного сечения воз­

духоохладителя F (площадь решетки, на которую уложена на­

садка) и высоту орошаемой насадки.

По начальным параметрам воздуха и тепловлажностному от­

ношению S [см. уравнение (11.144)] в диаграмме d-i проводят линию 1-3, характеризующую процесс охлаждения (рис. 11.49) воздуха рассолом. Если охлаждеН!fе осуществляereя водой, точка 3

лежит на линии q> =1 .

Задавшись степенью нагрева теплоносителя Мг (обычно 2-4 ос),

определяют расход теплоносителя

(11.177)

где СВ - теплоемкость теплоносителя при температуре ts и при­

нятой концентрации, кДж/(кг, К). ПО принятой скорости возду­ ха во фронтальном сечении ШВ = 0,8 + 1,5 м/с находят площадь

решетки F [см. уравнение (11.174)]. Высоту слоя насадки (колец

Рamига) 8 определяют в зависимости ОТ высоты дождя ИЛй интен­

сивности орошения Нш' массовой скорости воздуха шв~ и услов­ ного коэффициента теплопередачи, отнесенного к 1 м сечения решетки, k,

(11.178)

где е - средняя логарифмическая разность температур в аппа­

рате,"Ас; ~ -

коэффициент влаговыделения действительного про­

цесса [см:уравнение (11.153)].

858

859

Условный коэффициент теплопередачи также можно вычис­

лить с помощью эмпирического уравнения

k, = (0,1015 + 0,59438)105 Н~·42(Wвр)О,5+0.6б.

(11.179)

Совместное решение уравнений (11.178) и (11.179) позволяет

определить 8. Это решение лучше выполнить графоаналитичес­

ким методом, находя зависимость k, ={(8). f

§ 11.3. ТИПЫ, КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ

РАСЧЕТОВ АППАРАТО1З ПАРОЭЖЕКТОРНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН И АГРЕГАТОВ

Пароэжекторные холодильные машины обычно выполняют в виде агрегатов, включающих теплообменные аппараты, эжекто­ ры и внутримашинный трубопровод с различной арматурой [86]. Одним из основных требований при разработке указанных ма­ шин является их компактность, для достижения которой кон­

струкции теплообменных аппаратов пэхм по сравнению с таки­

ми же аппаратами паровых компрессорных холодильных машин

имеют свои особенности.

Типы и конструкции конденсаторов ПЭХМ. В пэхм приме­

няют коНденсаторы двух типов: поверхностные и смешивающие

баРометрические [68,86]. Конденсаторы по конструкции сходны с конденсаторами паровых турбин, но отличаются меньшими разме­ рами и более низкими значениями рабочих давлений (4,0-8,5 кПа).

Поверхностные 1(онденсаторы. На рис. 11.50 приведена одна

из конструкций главного поверхностного КО!lденсатора круглого сечения. В нем пар, поступающий из главных эжекторов в продольный приемник, движется в направлении воздухоохла­ дителя (трубного пучка, отгороженного от остального простран­ ства конденсатора перегородками с- вырезами). В этой части кон­ денсатора воздухоотсасывающие устройства поддерживают наи­ более низкое давление. По пути к воздухоохладителю основная масса пара конденсируется. На поверхности трубного пучка воз­

духоохладителя охлаждается воздух и частично конденсируется ос­

тавшийся пар. Несконденсировавшийся пар отсасываereя с воздухом. Чтобы уменьшить разность между температурой конденсации и температурой воды на выходе из конденсатора, конденсаторные

трубки выполняют из материалов с небольшим термическим со­ противлением и устойчивых к ,Коррозии, резко увеличивающей термическое сопротивление. Обычно применяют трубки диамет­ ром 19г1 и 16г1 мм из латун'и Л-68, дЛЯ морской воды - из

сплава МНжМц30-1-1. Корпус стальной, сварной. Стальные ре­

шетки приваривают к корпусу. При использовании морской воды

решетки выполняют из цветных материалов (ЛС-59-1, ЛО-62-1)

и устанавливают на парусиновых прокладках, предварительно

промазанных мастикой из свинцовых белил и свинцового сурика. Конденсаторные трубки укрепляют и уплотняют вальцовкой.

Чтобы уменьшить

термические напря­

жения и обеспечить

достаточную жест­

кость в случае виб­ раций при большой

длине конденсато­

ров, трубки при ус­

тановке изгибают и

зажимают в проме­ жyroчных перегород­ ках, имеющих сме­ щенную ось размет­

ки трубного пучка по

отношению к труб­ ной доске. Дляумень­

шения сопротивле­ ния потоку пара в

конденсаторе и для

улучшения условий конденсации труб­ ный пучок ЧаСТО име­

ет разреженную раз­

бивку и проходы для

пара.

другая конструк­ ция главного по­

верхностного кон­ денсатора овального

сечения приведена

на рис. 11.51. Она представляет собой

горизонтально рас­

положенный аппарат

овального сечения,

состоящий из корпу­

са, трубных решеток 1, привернутых

к фланцам корпуса,

трубок 12, концы ко­

торых развальцова­

ны в решетках. для

уменьшения сопро­ тивления движению

пара в конденсаторе

трубные решетки,

в которые ввалъцова­

ны трубки, имеют

разрежен ную раз-

861

860

бивку. Выбор значений

скорости воды в Трубках

ограничивается гидрав­ лическим сопротивлени­

ем конденсатора и так на­

зываемойударной эрозией.

Ударная эрозия входных

концов трубок для мор­

ской воды возникает при

СКQРОСТИ 1,5 м/с, для пресной - при 2,5 м/с.

Применение трубок боль­

шого диаметра рекомен­

дуется для загрязненной

охлаждающей воды, ис­ пользование трубок мень­

шего диаметра позволя­

ет разместить в заданном

06ъеме ОО'Носиreлъноболь­

шую поверхность охлаж­

дения и получить более вы­

сокие коэффициенты теп­

лопередачи.

С.мешuвающue lФндеи­

саmоры. Смешивающие

конденсаroры в конструк­ тивном отношении про­ ще поверхностных KQH-

денсаторов, так как в них

отсуrствуют трубчатая

охлаждающая поверх­

ность, трубные решетки

и другие элементы, опре­

деляющие более высокую

стоимость и размеры по­

верхностных конденсато­

ров. ПО способу отвода смеси охлаждающей воды

и конденсата смешиваю­ щие конденсаторы делят на два вида: конденсато­ ры низкого уровня и кон­

денсаторы высокого УРОВ­

ня (барометрические).

Для ПЭХМ наиоолее

приемлемым является

смешивающий противо­

точный конденсатор с ба­

рометрическим отводом

воды из конденсатора. На рис. 11.52 показана кон­

струкция такого конден­

сатора. Корпус представ­ ляетсобой вертикальный сосуд, состоящий из ци­

линдрического сварного

кожуха и приваренных

к немуднищ ВнyIpИ кор­

пуса расположены слив­

ная коробка, два кольце­

вых и два центральных

лотка. IIap, поступающий

через патрубки, располо­ женные в нижней части

конденсатора, двигаясь

вверх, в направлении от­

соса воздуха, встречает

водяную завесу, образуе-

мую с помощью тарелок

с отверстиями. Конденса­

ция пара происходит на

поверхности дождя. Ох­

лаждающая вода вместе с

конденсаroм~ че­

рез нижний патруб-ок.

Диаметр корпуса конден­

сатора определяют исхо-

дя из скорости пара 1215 м/с. Высота конденса­

тора 2-3 м, число таре-

лок 3-6 шт.

Раоочую воду и кон­

денсат откачивают непо­ средственно из аппаратов

центробежными насоса­

ми типа конденсатных,

предназначенных для

раооты при минималь­

ных кавитационных за­

пасах. Кавитационный

~

~500

IDХЛdJlfUdющан t 6оиа

Рис. 11.52. Главный противоточный конденса­

тор смешивающего тнпа:

 

 

 

1 -

кожух; 2, 3 -

штуцеры для отсоса воздуха н

входа ВОДЫ; 4 - днище; 5, 11 -

сливные коробка

и штуцер; 6, 8 -

кольцевые

лотки;

7,

9 -

центральные лотки; 10 - отбойник; 12

-

шту­

цер

дли присоедивении эжектора

 

 

запас на входе в рабочее колесо этих насосов определяется гео­ метрическим уровнем свободной поверхности воды в испарителе или конденсаторе относи~льно оси рабочего колеса насоса за

вычетом гидравлических потерь во всасывающем труб-опроводе и скоростного напора. Для ПЭХМ используют насосы раоочей воды

и конденсата, как правило, одноступенчатые в отличие от высо­ конапорных конденсатных насосов пароэнергетических установок.

862

863

 

Специальные насосы имеют кавитационный запас от 0,6 до

1,5 м, кпд таких насосов составляет 0,4-0,7. В них предусмат­

ривают отвод несконденсировавшихся газов и пара из всасываю­

щей полости в испаритель или конденсатор и тщательное гидрав­

лическое уплотнение сальников, препятствующее проникновению

атмосферного воздуха.

При отсутствии специальных насосов машины располагают на

отметке, обеспечивающей геометрический уровень, необходимый для общепромышленных насосов. '.

При барометрическом отводе рабочей воды и конденсата из аппаратов, для откачивания воды из сборников используют обыч­ ные центробежные насосы.

Методики расчетов конденсаторов ПЭХМ. Поверхностный

1(онденсатор. На практике принят следующий порядок расчета площади теплообмена поверхностного конденсатора: сначала про­

изводят предварительное определение площади поверхности кон­ денсатора

 

 

 

(11.180)

где QK - тепловой поток на конденсатор, кВт,

 

QK = (Gх.п + Gр.пХtп -

tK

(11.181)

в уравнениях (11.180), (11.181): Gх.п, Gр.п ~массовый рас­

ход холодного и рабочего пара соответственно; lп -

энтальпия

пара, поступающего в конденсатор; i K -

энтальпия конденсата

при выходе из конденсатора, iK

=cKtK;

ск - теплоемкость кон­

денсата, СК ~ 4,187 кДж/(кг, К);

tK - температура конденC!iта при

выходе из конденсатора; k - коэффициент теплопередачи, BT7(~·К),

который вычисляют по зависимостям, приведенным в § 11.1; ет -

средняя логарифмическая разность температур, которую опреде­

ляют по формулам (11.88), (11.182).

Подогрев охлаждающей воды в главном конденсаторе

Мш = (tп - tJ/(mcw ) ,

где т - кратность охлаждения, Т.е. масса охлаждающей воды, затраченной на конденсацию 1 кг пара,

т = Gw/(Gрп + Gх.п).

Чем выше кратность охлаждения, тем ниже при прочих рав­

ных условиях давление конденсации. Обычно кратность охлаж­

дения для поверхностных конденсаторов составляет от 80 до 160 кг

на 1 кг пара. Оптимальное значение т выбирают исходя из усло­

вий работы холодильной машины на основании технико-эконо­

мических расчетов.

Получив значения Мш и зная температуру поступающей на конденсатор воды t wl' находят температуру уходящей из конден­

сатора воды

во всех случаях стремятся" чтобы давление конденсации было

как можно ближе к давлению насыщения, соответствующему тем­ пературе охлаждающей воды на выходе из конденсатора tw2 ' т. е.

к минимальному значению температурного напора конденсатора

~ t = tK - tw2 '

где t K - температура конденсации.

Обычно для поверхностных конденсаторов ~t = 3 -;- 5 ·С. Более

низкие значения 8t принимают в случае охлаждения воды

в градирнях.

Средняя логарифмическая разность температур

е =

 

!:J.t

 

 

 

u>

(11.182)

т

ln[(tK -

tw1 )/(tK - tw2 )]'

 

Увеличение ет вызывает повышение давления конденсации.

Понижения ет можно достигнуть, увеличивая кратность охлаж­

дения.

От полученной по формуле (11.180) площади теплопередаю­

щей поверхности 5% выделяют на теплопередающую поверхность

воздухоохладителя - трубного пучка, отгороженного от основ­

ного пучка перегородками с вырезами (см. рис. 11.50 и 11.51).

Исходя из предварительно найденной площади поверхности оп­

ределяют конструктивные размеры аппарата: число ходов воды,

диаметр, число и длину трубок, разбивку трубной доски и т. д.

(см. § 11.2). .

Затем производят поверочный расчет принятой конструкции

конденсатора. Для этого рассчитывают действительный КQэффИ­ циент теплопередачи kд в следующей последовательности.

Приведенная скорость пара в межтрубном пространстве

(11.183)

где DTP -

диаметр трубной доски, м, DTP = 1,058~n/тtTP; и

-

удельный объем смешанного пара на входе в конденсатор, м3/кг4

; l,

dи8, n -

соответственно длина, наружный диаметр, шаг и число

трубок; тtтp - коэффициент заполнения трубной доски, тt = 0,72.

 

Затем определяют паровое сопротивление конденса1Рора. Паро­

вым Сопротивлением конденса:гора !:J.p называется разность между

давлением пара на входе в конденсатор и давлением в воздухоох­

ладителе, под действием которого происходит движение пара

в паровом пространстве. При проектировании конденсатора стре­

мятся получить в нем возможно малое паровое сопротивление.

Значение парового сопротивления в конденсаторах пэхм не пре­

вышает 70-210 Па.

Приближенно !:J.p (Па) можно определить по формуле

(11.184)

864

55

П/р л. С. ТимodIeевского

865

 

где с - константа, отражающая конструкцию конденсатора, зна­

чение ее определяю.т из опытных данных, с=5,38; шп - скорость

пара, м/с; V

4 - м3/кг.

 

Зная !:J.p,

находят абсолютное давлеНИе в конденсаторе вблизи

места отсоса воздуха

 

 

p~ = Рк -!:J.p,

 

где Рк - давление конденсации, Па.

,

Температуру насыщения t~, соответствующую давлению p~, находят по таблицам водяного пара.

Уточненное значение среднелогарифмической разности темпе­

ратур в конденсаторе

(11.185)

где tw1 задана, а tw2 и tK известны из ранее принятых соотношений. Тогда действительный коэффициент теплопередачи можно оп­

ределить по формуле

(11.186)

где QK - тепловой поток на конденсатор по формуле (11.181); F -

предварительно определенная по формуле (11.180) площадь по­

верхности конденсатора.

. Полученное по формуле (11.186) значение коэЩфициента теп­

лопередачи недолжно бытьбольшенайденного ранее зНачения k. Если

это условие не выполняется, необходимо ИЗ!'fенить конструктив­

ные размеры. конденсатора.

Смешивающий конденсатор. С методиками расчетов смешива­

ющих конденсаторов пэхм можно ознакомиться в специальной

литературе [68].

ТmIЫ и конструкции испариrелей ПЭХМ. В пароводяных эжек­ торных холодильных машинах рабочее Вещество (вода) одновре­

менно является и теплоносителем (рабочая вода). Поэтому в кон­ струкции испарителей не нужна теплопередающая поверхность и, следовательно, отсутствуют необратимые потери на термичес­

кое сопротивление теплопередающей поверхности и, что особен­

но важно, исключается гидравлическое сопротивление прохожде­

нию пара в межтрубном пространстве, наблюдающееся в поверх­

ностных испарителях.

В испарителях без теплообltfенной поверхности предУсматри­

вают устройства для образования достаточной поверхности испа­ рения циркулирующей рабочей воды и паровое пространство, обес­ печивающее такую скорость холодного пара, при которой достигается минимальный унос капель воды. , - Испарители выполняют горизонтальными, вертикальными,

одно,- и многоступенчатыми. Последние применяют при охлажде-

866

2,20

8S

5

z

Рис. 11.53. Горизовтальиый испаритель 'со встроеивыи эжекторами:

1 -

эжекторы: 2 - указатель УРОВНЯ;' 3 - поплавковый регулятор УРОВНЯ; 4 -

перегородкв:

5 -

ребро жесткости; 6, 7 -

патрубки ДЛЯ подвода и отвода рабочей воды; 8 -

кврман; 9 -

дождевое устройство; 10 -

паровая коробка; 11 - Сетчатый фильтр; 12 -

сопло; 13 _

сопловая доскв

нии воды более чем на 8-10 ос и для уменьшения расхода рабо­

чего пара.

В качестве устройств, обеспечивающих требуемую поверхность

испарения воды, используют плоские, цилиндрические или сфе­

рические сетки, разделяющие поток воды на большое число С'l'pуй

(дождевые сетки) и переливы, образующие тонкую пленку воды.

При этом необходимая высота дождя (300-600 мм) зависит от

55*

867

l Pai(Jvall 600а il

'(/1/1 лоmРlltlиmllАе

КОНСТРУКЦИИ испарителя, количества ра­

бочей воды и степени ее распыления.

Очень мелкое распыление воды форсун­ ками не рекомендуется во избежание уноса

капель воды холодным паром. Поэтому

скорость пара в паровом пространстве ог­

раничивают значением 8-17 м/с.

На рис. 11.53 ПQказан одноступенча­

тый испаритель пэхм малых размеров, который представляет собой горизонталь­

ный аппарат со встроенными главными

эжекторами 1. Он разделен герметичной

перегородкой 4 'на две. автономные сек­

ЦИИ, работающие параллельно. Числом

работающих секций изменяют холодопро­

I

изводительность машины.

в двухступенчатом вертикальном иcnaри-

, 6 tJ,

теле (рис. 11.54) рабочая вода охлаждается

="!:"'e~A~It

сначала в верхней секции, азатем в нижней.

 

Гидравлический затвор препятствует вырав­

Рис. 11.54. Вертикальвый ниванию давлений в секциях аппарата.

двухступенчатый испаритель В некоторых конструкциях испарителей

предусматривают сепараторы для уменьшения уноса воды.

При расчете диаметров всасывающих патрубков исходят из

допускаемой скорости холодного пара 70-90 м/с. Гидравличес­

кие затворы рассчитывают на максимально возможную в эксплу­

атации разность давлений в конденсаторе и испарителе или меж­

ду полостями ступенчатого испарителя.

Материал корпуса и внутренних устройств - Ст.3, сталь

Х18Н9Т. В главных эжекторах сопла выполняют из латуни ЛС-59-1

или из коррозионно-стойкой стали. Диффузоры литые чугунные

или сварные из коррозионно-стойкой стали с полировкой внут­

ренней поверхности.

В случае охлаждения в испарителях не воды, а других тепло­

носителей, а также в хладоновых пароэжекторных холодиль­

ных машинах применяют поверхностные кожухотрубные испа­

рители. При этом в водяных пэхм используют оросительные

испарители, а в хладоновых - кожухотрубные испарители за­

топленного типа.

Методи"и расчетов испарителей ПЭХМ. Испарители без

теплопередающей поверхности. Расчет таких испарителей срав­ нительно прост. Его осуществ~яют в следующей последователь­

ности.

Определяют массовый расход отсасываемого из испарителя

пара (кг/с)

(11.187)

868

где Qo - холодопроизводительность испарителя, кВт;

х = 0,95 -

принимаемая степень cyJЦости холодного пара; ro -

теплота па­

рообразования при температуре испарения, которую находят по

таблицам водяного пара, кДж/кг; to- температура испарения, ОС; t K - температура конденсата, поступающего в испаритель для

компенсации испарившейся части воды (эта температура близ­

ка к температуре конденсации), ОС; С - удельная теплоемкость

воды, КДЖl(КГ . К).

. Вычисляют объемный расход холодного пара (м3/с)

~.п = Gх.пvх.п,

где Vх.п- удельный объем холодного пара при условиях всасыва­

ния, Vх.п =х/v;.п ; v;.п - удельный объем холодного пара в состоя­

нии насыщения при температуре кипения воды to'

 

Определяют массовый расход рабочей воды Gp B

кг/с, цирку-

лирующей через испаритель,

.

Gp •B = Qo/(CAtw)'

 

где At - разность температур между входящей и выходящей

водой~ испарителе; обычно принимают 3-5 ОС.

Затем заДаются диаметром корпуса испарителя, скоростью пара в паровом пространстве, расположением оси разбрызгивающего воду устройства и рассчитывают длину аПIfарата, в плоскости которого расположено разбрызгивающее устройство, например

труба. Скорость пара в паровом пространстве принимают в пре­

делах 8-17 м/с. При необходимости создания машины с малыми

размерами эту скорость можно увеличить.

Поверхностные испарители. Поверхностные горизонтальные

кожухотрубные испарители оросительного типа (для водяных

пэхм) рассчитывают по формулам, приведенным в § 11.1, для

случая испарения в стекающей по наружной поверхности труб

, пленке воды, а также при вынужденном движении теплоносителя

внутри трубы. Следовательно, теплопередающую площадь аппа­

рата вычисляют по известной методике расчета горизонтального

кожухотрубного испарителя. Однако при этом необходимо опре­

делить паровое сопротивление межтрубного пространства аппа­

рата по формуле (11.184), для чего предварительно находят при­

веденную скорость в межтрубном пространстве испарителя по

формуле

(11.188)

где V 10 - удельный объем холодного пара на выходе из испа­

рителя.

Затем определяют абсолютное давление в центральной части

трубного пучка по формуле

РО =РО + Ар

869

итемпературу насыщения tb, соответствующую этому давлению.

Далее уточняют среднелогарифмическую разность температур

виспарителе и вычисляют действительный коэффициент тепло­

передачи в аппарате.

Кожухотрубные испарители хладоновых ПЭХМ рассчитывают

по тем же методикам, что и кожухотрубные испарители паровых

компрессорных холодильных машин (см. § 11.2).

§ 11.4. ТИПЫ, КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТОВ АППАРАТОВ

АБСОРБЦИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН И АГРЕГАТОВ

Разработанный АО ВНИИхолодмаш параметрический ряд аб­

сорбционных бромистолитиевых холодильных машин содержит

сл~ющиехолодопроизводительности,кВт:290,580,1160,1860,

2900, 5800 [86, 97).

В настоящее время в России серийно выпускают абсорбцион­

ные бромистолитиевые машины в виде агрегатов АБХА-1000, АБХА-2500 и АБХА-5000 с номинальной холодопроизводитель­ ностью соответственно 1160, 2900 и 5800 кВт. Машины предна­

значены для получения холодной воды с температурой 7 ос при температуре охлаждающей воды 26 ос и температуре греющего

источника (горячей воды) 90-120 ос. Генератор может обогре­ ваться также насыщенным паром с давлением 0,14-0,16 МПа. Машины типа АБХА разработаны АО ВНИИхолодмаш. Разрабо­

таны и прошли промышленные испытания также и холодильный

агрегат АБХА-2500-2В с двухступенчатой генерацией пара с но­ минальной холодопроизводительностью 2800 кВт, агрегат АБХА2500ХТ дЛЯ одновременной выработки холода (2800 кВт) и теп­ лоты (2900 кВт), а также агрегат АБХА-2500ТН дЛЯ выработки только теплоты (производительность 9300 кВт). Рядом организа­

ций также разработано и находится в эксплуатации множество

~пециалъных АБХМ и понижающих термотрансформаторов.

Абсорбционные водоаммиачные холодильные машины в насто­

ящее время в России серийно не выпускают, а изготавливают

отдельными партиями, в основном ДЛЯ типовых технологических

линий в химической промышленности. В соответствии с утверж­

денным ocr 26.03-286-77 условное обозначение этих машин вклю­

чает в себя наименование (АВХМ), холодопроизводительность

[в тысячах килокалорий в час (тыс. ккал/ч)), температуру кипе­

ния, исполнение генератора в зависимости от греющего источни­

ка (1 - водяной пар, 11 - горячая вода, 111 - парогазовые смеси), указание способа охлаждения конденсатораводой (К) ИЛИ воздухом (В).

В АО ВНИИхолодмаш разработан параметрический ряд аб­ сорбционных водоаммиачных машин [86, 98], включающий сле­ дующие значения холодопроизводительности, кВт: 580, 1160, 1860, 2900,4650, 7330, 9280. ПО температурам кипения приня-

то четыре расчетных режима: -5, -15, -25 и -45 ос при темпе­

ратурах конденсации 35 ос (водяное охлаждение) и 48 ос (воз­

душное охлаждение). В то же время в России разработано раз­

личными организациями и находится в эксплуатации значитель­ ное число машин, характеристика которых существенно отлича­

ется от приведенной выше как по холодопроизводительности, так

и по режиму работы.

Теплообмеввые aIПIараты абсорбциоввыx БРОМИСТОJlИТИевых

холодильных машии и агрегатов. Генераторы, конденсаторы,

абсорберы, испарители выполняют горизонтальными КОЖУХОТ­ рубными. во всех моделях АБХМ и АБХА генераторы выполне­

ны затопленного типа, а испарители и абсорберы - ороситель­

ными. Генератор с конденсатором и абсорбер с испарителем объ­

единены попарно в соответствующие блоки. Конструкции аппа­

ратов агрегатов АБХА-2500 и АБХА-5000 приведены соответст­ венно на рис. 5.20 и 5.21. Конструкция блока абсорбер-испари­

тель агрегата АБХА-1000 показана на рис. 11.55. Трубные пуч_

ки абсорбера и испарителя ВЫТЯНУТЬJ по вертикали, что позволя­

ет сократить количество соответственно раствора и воды на оро­

шение их трубных пучков. Теплопередающая конструкция аб­

сорбера представляет собой ленточную компоновку ТРУбного пуч_

Рис. 11.55. ICoвструкция блока абсорбер-испаритель аг­

регата АБХА-I000:

1 - абсорбер; 2 - испаритель; 3 - Ж8Люзийнаи решетка; 4 - место

отбора паровоо.цушноЙ смеси

870

871

ка, что снижает паровое сопротивление межтрубного пространст­

ва аппарата.

Корпуса блоков АБХА выполняют из коррозионно-стойкой стали, а теплообменные трубки - из медно-никелевых сплавов или коррозионно-стойкой стали.

Теплообмениые аппараты абсорбциониых водоаммиачных холодильных машии. Генераторы, теплообменники, дефлегмато­

ры, паровые переохладители, конденсаторы и испарители выпол­

няют из материалов, применяемых для аппаратов аммиачных

компрессорных холодильных машин.

Расчетное давление аппаратов стороны высокого давления при­ нимают равным 1,96 МПа, низкого давления - 1,57 МПа.

Ген.ераторы. АВХМ. По принципу действия они подразделя­ ЮТСЯ на пленочные (оросительные) и затопленные, по конструк­

ции - на кожухотрубные (вертикальные и горизонтальные), ко­ жухозмеевиковые, элементные и двухтрубные.

Вертикальный пленочный кожухотрубный генератор показан

на рис. 11.56. Греющий пар поступает в верхнюю часть, а обра­

зующийся конденсат стекает из нижней части межтрубного про­ странства. Крепкий раствор подаеТ.ся на насадку из цилиндри­

ческих колец и, проходя через распределительные колпачки, рас­

положенные на верхних концах труб, стекает тонкой пленкой по их поверхности. Ректификация паров рабочего вещества осущест­ вляется вначале стекающим по трубам раствором, температура

которого повышается по мере его выпаривания, а затем поступа­

ющим из теплообменника крепким раствором на насадке из ци­

линдрических колец и далее на ректификационных тарелках (хо­ лодной флегмой, стекающей из дефлегматора). Слабый раствор

ОТВОДИТСЯ из сборника в теплообменник.

Преимуiцествами генератора являются высокий коэффициент теплопередачи, глубокий тепло- и массообмен между парами pa~

бочего вещества и раствором, обеспечивающим высокую степень

ректификации, малая металло- и раствороемкость, способствую­

щие быстрому вводу аппарата в рабочее состояние, незначитель­

ная занимаемая площадь. К недостаткам его конструкции отно­ СЯТСЯ трудность очистки и замены труб, а также необходимость устанавливать надежные фильтры, чтобы предохранить распре­

делительные колпачки от засорения механическими примесями

раствора.

Вертикальные пленочные генераторы широко применяют в круп­ ных абсорбционных холодильных машинах где уменьшение ме­ талло- и раствороемкости имеет большое значение.

В вертикальном пленочном кожухотрубном генераторе, обо­ греваемом парогазовой смесью, раствор, стекая пленкой, ороша­ ет наружную поверхность труб. Парогазовая смесь поступает в трубы прямотоком стекающему раствору. Для восприятия темпе­ ратурных напряжений, возникающих при работе, особенно при

пуске машины, корпус аппарата частично выполняют в виде теп­ лового компенсатора.

872

Q,

Q

!

а!

ф

'~

>ISI

~

~...

Q

~

iE

Q

:.;

1

Q

1>:1

l!:

r:1

>ISI

~

~

t

~

:8

::=

u

&;

873

На рис. 11.57 показан генератор затопленного типа, обогре­

ваемый теплотой отходящих дымовых газов. В межтрубном про­ странстве КИПИТ крепкий раствор, по трубкам проходят дымовые

газы. При начальной температуре газа выше 300 ос аппарат дол­

жен иметь защитную автоматику, прекращающую выход слабого раствора в случае внезапной остановки водоаммиачного насоса.

Дефяеzматоры.. По конструкции ИХ выполняют кожухотруб­ ными элементными - для больших ПРОliзвоАительностей и двух­ трубными - для малых. Основным критерием выбора конструк­

ции является следующий: скорость паров рабочего ~еществадолжна

быть выше 1-1,5 м/с, а"скорость воды не ниже 0,4 м/с, при этом

должен быть полностью осуществлен противоток между указан­

ными веществами.

Элементный дефлегматор (рис. 11.58) состоит из двух эле­

ментов, последовательно соединенных по парам рабочего вещест­ ва и воды. Нижний элемент, в КОТОРЫЙ поступают горячие пары, имеет водяную рубашку, выравнивающую температуру в обечай­ ке и трубах, что предохраняет от нарушения вальцовки труб.

Вода проходит по трубам верхнего элемента, затем по трубам

нижнего и после этого через водяную рубашку. Флегма, образуе­ мая в дефлегматоре, стекает из верхнего элемента в нижний, за­ тем на верхние ректификационные тарелки генератора. Важную

роль в эффективности теплообмена играет скорость движениясрЕЩ,

которая для пара должна быть не ниже 1,0-1,5 м/с, а для охлаж­ дающей среды не ниже 0,4-0,5 м/с. Скорость пара в соедини­

тельных патрубках, по которым одновременно сливается флегма,

не должна превышать 2,5 м/с, для того чтобы флегма не уноси­

лась обратно в дефлегматор. Аппарат расположен над генерато­

ром, пОСкольку необходим свободный слив флегмы из дефлегма­

тора.

Абсорберы.. По принципу действия абсорберы делятся на пле­

ночные и затопленные барботажные. По конструкции их подраз­

деляют на кожухотрубные, кожухозмеевиковые, элементные и двухтрубные.

Пленочные абсорберы используют в основном цля низкотемпе­

ратурных АВХМ, в которых, как известно, важна высота гидро­

статического столба раствора. Эти абсорберы имеют более высо­

кие значения коэффициентов теплопередачи, поэтому их приме­

няют также в случаях, когда требуется меньшая металлоемкость

машины. Пленочный аппарат работает ЭффеКТИВНО, если плот­

H~ орошения труб раствором Превышает 150 л/(м,ч). Обычно не­

обходимую плотность орошения труб не удается получить только

JI одном корпусе, поэтому применяют пленочный абсорбер, со­

ставленный из отдельных элементов.

Элементный пленочный абсорбер (рис. 11.59) состоит из ко­

жухотрубных элементов, установленных один под другим. Каж­ дый элемент имеет оросительное корыто, размещенное над труба-

875

874