6. Выбор и расчет охлаждающих приборов. Определение необходимой поверхности и подбор.

Основной целью расчета охлаждающих приборов при проектировании яв­ляется определение требуемой поверхности теплообмена для обеспечения заданной холодопроизводительности (тепловой на­грузки), компоновка этой поверхности и уточнение конечных параметров воздуха при его заданных параметрах на входе в воздухоохладитель, а также определе­ние температуры хладоносителя или кипения хладагента (если она не задана) для воздухо-охладителя.

Испарители для отвода тепла от воздуха подразделяются на воздухоохлади­тели и камерные приборы (батареи) непосред­ственного охлаждения (приборы «тихого ох­лаждения»). Главной особенностью этих ис­парителей является большое термическое со­противление теплоотдачи от воздуха к повер­хности испарителя. Поэтому для интенсифи­кации теплопередачи применяют оребрение со стороны воздуха в виде насадных литых и накатных ребер. Литые и накатные ребра обычно бывают круглыми, насадные ребра — круглыми (навиваются из металлической лен­ты) или пластинчатыми. Наибольшее распро­странение получили трубы с пластинчатым оребрением. Ребра из латуни или дюралюми­ния имеют толщину 0,2...0,4 мм, из стали — 0,3...0,5 мм. Шаг ребер в испарителях с тем­пературой испарения не ниже 0°С (установки кондиционирования воздуха су­довые провизионные камеры для хранения фруктов, овощей, соков) принима­ют в пределах 2...4 мм, а при отрицательных температурах — 7.. 11 мм Это связано с инееобразованием на поверхности ребер. Наибольшую компактность имеют испарители с минимальным шагом ребер и минимальной их толщиной В пластинчатых испарителях применяют медные трубы диаметром от 9^x1 мм до 18^x1 мм. Для морских условий используют медные трубы.

Для интенсификации теплообмена в воздухоохладителях (с принудитель­ным обдувом испарителя воздухом) применяют пластины, отштампованные в виде зигзагов или волн и расположенные перпендикулярно потоку воздуха что обес­печивает его турбулизацию.

Основная особенность системы воздушного охлаждения - интен­сивное принудительное движение всей массы воздуха помещения через ВО. При этом улучшается теплообмен между грузом в камере и воздухом, а также между воздухом и хладагентом (хладоносителем) в ВО, в результате значительно умень-шается необходимая площадь поверхности теплообмена приборов охлаждения.

Преимущества применения воздухоохладителей для непосред­ственного охлаждения воздуха перед батарейным способом охлажде­ния следующие: осуществление интенсивного теплообмена между воздухом и хладагентом, между воздухом и продуктами при значительном уменьшении массы и габаритов теплообменных аппаратов; более равномерное распределение температуры, влажности и скорости воздуха в грузовом объеме; обеспечение меньшей емкости приборов охлаждения; более простое удаление снеговой шубы с приборов охлаждения.

Недостатки этого способа охлаждения: повышение расхода элек­троэнергии на термическую обработку и хранение продуктов при низкой температуре; отсутствие аккумуляционной способности; увели­ченная усушка хранящихся продуктов из-за повышенной циркуляции воздуха.

Циркуляция воздуха осуществляется вентиляторами. Непосредственно для обслуживания лишь воздухоохладителя устанавливаются осевые вентиляторы. Воздухоохладители с осевыми вентиляторами применяют в провизионных кла­довых судов для хранения фруктов и овощей, а также в грузовых помещениях фруктовозов.

Тепловой расчет приборов охлаждения.

Расчет воздухоохладителя: При тепловом расчете ВО определяют площадь его теплопередающей поверхности, м²,

F_во= Q_о/(k·Δt),

где Q_о – тепловой поток в ВО, Вт; k - коэффициент теплопередачи ВО, Вт/(м²·К); Δt - разность средней температуры воздуха и температуры кипения хладагента. При воздушной системе охлаждения принимают Δt= 7÷10°С. Воздух в ВО охлаждается на 2–5 °С. Хладоноситель при прохождении в ВО нагревается на 2–3 °С.

Для ребристых ВО при скорости движения воздуха 4-5 м/с в зави­симости от температуры кипения хладагента или температуры хладоносителя k=17÷23 Вт/(м² ·°С).

Для хладоновых воздухоохладителей при Δt = 10 °C и скорости воздуха 3-5 м/с в зависимости от температур хладоносителя или хладагента коэффициенты теплопередачи следующие:

t °С	-40	-20	-15	0 и выше
k,Вт/(м2·К)	17,5	19,3	21,0	23,3

1. Тепловая нагрузка испарительных батарей:

Q_1ис=(1,05...1,15) Q₁=1,01·695,89=800,28 Вт

Q_2ис=1,01·306,70=352,70 Вт

Q_3ис=1,01·941,7=1082,99 Вт

2. Температура испарения хладогента в камерах:

t_исп1= t₀-Δt=-18-8=-26 °С

t_исп2=-18-8=-26 °С

t_исп3=+2-8=-6 °С

3. Коэффициент теплопередачи испарительных батарей

k_и1=18,8 Вт/(м²·К)

k_и2=18,8 Вт/(м²·К)

k_и3=22,38 Вт/(м²·К)

4. Расчет поверхности воздухоохладителей:

F_во1= Q_1ис/(k₁·Δt)= 800,28/(18,8·8)=5,33 м²

F_во2=352,70/(18,8·8)=2,35 м²

F_во3=1082,99/(22,38·8)=6,05 м²

Таблица 3. Выбор воздухоохладителя

№	Обусловленная величина	Обозначение	Размерность	Значение
1	Марка воздухоохладителя	2В07		-
2	Площадь поверхности теплообмена	Sво	м2	6,5
3	Тепловой поток при Δt=10°С	-	Вт	815
4	Количество вентиляторов			1
5	Мощность электродвигателей	Nдв	Вт	50
6	Габаритные размеры	H×L×B	мм	465×555×445
5	Количество цилиндров	-	-	18

5. Температура и энтальпия воздуха входящего в воздухоохладитель

t=t_кам.+0,5Δt

где Δt=2...4 °С

t₁=-18_.+0,5·2=-17 °С i_1вх=-15,9 кДж/кг (по i-d диаграмме)

t₂=-18_.+0,5·2=-17 °С i_2вх=-15,9 кДж/кг

t₃=+2_.+0,5·2=+3 °С i_3вх=11,9 кДж/кг

6. Температура и энтальпия воздуха выходящего из воздухоохладителя

t=t_кам.- 0,5Δt

t₁=-18_.-0,5·2=-19 °С i_1вых=-17,15 кДж/кг

t₂=-18_.-0,5·2=-19 °С i_2вых=-17,15 кДж/кг

t₃=+2_.-0,5·2=1 °С i_3вых=10,1 кДж/кг

Плотность воздуха ρ_в=1,366 кг/м³ (при t=-18°С )

ρ_в=1,264 кг/м³ (при t=+2 °С)

7. Расход воздуха, м³/с

V_в=Q/ ρ_в·( i_вх- i_вых)

V_в1=0,8/1,366·(-15,9-(-17,15))=0,47 м³/с

V_в2=0,353/1,366·(-15,9-(-17,15))=0,21 м³/с

V_в3=1,083/1,264·(11,9-10,1)=0,48 м³/с