3.4 Тепловий розрахунок теплообмінних апаратів

Основними теплообмінними апаратами в схемах суднових холодильних установок є конденсатори, випарники для охолодження холодоносія, випар-ники для охолодження повітря, переохолоджувачі, регенеративні теплообмін-ники.

Тепловий розрахунок любого теплообмінного апарата заключається у визначенні поверхні теплообміну.

3.4.1 Розрахунок конденсатора

Конденсатор – апарат, в якому відбувається процес конденсації перегрітої пари холодоагенту, що подається компресором, за рахунок охолодження водою, повітрям.

В суднових холодильних установках найбільш розповсюджені горизонтальні кожухотрубні і кожухозмійовикові конденсатори, що охолоджуються забортною водою, а також повітряні конденсатори з примусовим рухом повітря (в агрегатах рефконтейнерів, установках кондиціонування повітря).

Розрахунок конденсатора передбачає визначення площі тепло обмінної поверхні, по якій підбирають марку і кількість конденсаторів із сумарною площинною поверхні, що дорівнює розрахунковій.

Крім того визначають витрати охолоджувальної води, що проходить через конденсатор і вибирають відповідну марку насоса.

Площа теплообмінної поверхнікожухотрубного конденсатора, м²

,

де Q_к=Q_к.т.– теоретичне теплове навантаження наконденсатор з урахуванням

переохолодження холодоагенту в конденсаторі, кВт

,

Q_к=Q_к.д – дійсне теплове навантаження на конденсатор з урахуванням збитків в процесі стиску в компресорі, кВт

Q_к.д=Q_о+N_і;

Оскільки Q_к.т < Q_к.д , розрахунки рекомендується виконувати по формулі дійсного теплового навантаження.

К_к – коефіцієнт теплопередачі, віднесений до внутрішньої поверхні

теплообмінних трубок, Вт/м²К, вибираємо по таблиці – додаток 3.6;

θ_к – повний температурний напір у конденсаторі, °С (середня логарифміч-

на різниця температур), ^оС

;

η_к –коефіцієнт запасу поверхні (на заглушку частини трубок при їхньому ушкодженні);η_к= 1,05÷1,1.

Марку конденсатора і його характеристики вибираємо по таблицям –

додатки 3.7, 3.8, відповідно до розрахункової площі F_к, м².

Умовні позначення до таблиці – додаток 3.7, наприклад:

Конденсатор марки МКТНР-10:

М – морського виконання;

К – конденсатор;

Т – трубчастий;

НР – накатними ребрами.

Площа зовнішньої теплообмінної поверхні трубок дорівнює 10 м².

Умовні позначення до таблиці – додаток 3.8.

Фірма SABROE випускає серію кожухотрубних конденсаторів типу SК-6 у горизонтальному виконанні для фреонових холодильних машин, наприклад:

Конденсатор марки SК6-8,5/8"F45:

• кількість трубок n=45;

• діаметр обичайки D=8,5/8"=219 мм;

• зовнішня поверхня F=16,5 м²;

• довжина апарата L=2500 м;

• витрата води G_w=3,83 кг/с;

• втрата напору ΔР=12,5 кПа.

Продуктивність насоса охолоджувальної води, що надходить у конденсатор, м³/год

,

де c_ω= 4,19 кДж/(кг·К) - теплоємність води;

ρ = 1011÷1028кг/м³-щільність морськоїводи;

η_ω = 1,05÷1,1 - коефіцієнт запасу подачі насоса;

t_ω1, t_ω2 – температура води на вході в конденсатор і виході із нього

Марку насоса і його характеристики вибираємо по таблиці – додаток 3.9.