- •1 Призначення та область використання випарника
- •1.2 Вибір типу випарника та його місце в технологічній схемі
- •2 Технічні вимоги до випарника
- •3 Опис та обґрунтування вибраної конструкції випарника
- •3.1 Опис конструкції, основних складальних одиниць та деталей апарата
- •3.2 Вибір матеріалів
- •4.1.1. Розрахунок теплопритоків
- •4.1.2 Теплопритоки від вантажу при холодильній обробці
- •4.2. Розрахунок двоступінчастої холодильної машини
- •4.3 Розрахунок випарника (повітроохолоджувача)
- •4.3.1 Параметри повітря
- •4.3.2 Степінь ореберення
- •4.3.3 Коефіцієнт тепловіддачі зі сторони повітря
- •4.3.4 Коефіцієнт волого випадання
- •4.3.5 Умовний коефіцієнт тепловіддачі вологого повітря
- •4.3.6 Степінь ефективності ребра
- •4.3.7 Умовний коефіцієнт тепловіддачі
- •4.3.9 Об’ємні витрати повітря
- •4.3.14 Тепловий потік з боку холодильного
- •4.3.15 Середня логарифмічна різниця температур
- •4.3.16 Питомий тепловий потік
- •5.3 Визначення діаметрів штуцерів
4.3.14 Тепловий потік з боку холодильного
Тепловий потік з боку холодильного агента визначається за формулою, Вт/:
(4.8)
де різниця між температурами хладоагента та повітря на ребрах теплообмінної секції.
Із рівнянь (4.7) і (4.8) виведемо розрахункову формулу для теплового потоку, Вт/:
(4.9)
За допомогою формули (4.9) при різних розраховуємо тепловий потік і заносимо данні в табл.4.4.
Таблиця 4.9 - Тепловий потік
0,5 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
12 | |
0,222 |
86,99 |
226,9 |
477,5 |
876,8 |
1466 |
2288 |
3388 |
8838 |
4.3.15 Середня логарифмічна різниця температур
Середня логарифмічна різниця температур в апараті:
4.3.16 Питомий тепловий потік
Для визначення - питомого теплового потоку в апараті, віднесениго до внутреньої поверхні, будується графічна залежність по рівнянню (4.9) і рівнянню, :
(4.5)
Ці залежності показані на рис. 4.8.
Рисунок 4.8 – Графік
За рис. 4.8 знаходимо і 231,1.
За рис. 4.5 відносна вологість повітря після повітроохолоджувача .
Тоді при К :
=0,99·0,0000987=0,00009702 кг/кг
Об’єм повітря який проходить через апарат:
Об’ємні витрати повітря:
Площа живого перетину при швидкості м/с :
де густина повітря.
Поверхня теплообміну однієї секції
Внутрішня поверхня теплообмінну всього апарата:
5.3 Визначення діаметрів штуцерів
Мета: визначити діаметр штуцерів.
Вихідні дані:
швидкість руху газу в трубопроводі W1, м/с 10;
швидкість руху води в трубопроводі W2 , м/с 2.
Розрахунок проводимо за методикою викладеною в [10]. Схема розрахунку приведена на рисунку 5.4.
Рисунок 5.4 – схема руху потоку в штуцері
Визначаємо діаметри штуцерів для води та газу:
Висновок: Приймаємо стандартні діаметри штуцерів dгаз=20 мм, dвод=30 мм [4].
5.4 Гідравлічний розрахунок
Метою гідравлічного розрахунку є визначення гідравлічного опору як в міжтрубному, так і в трубному просторі теплообмінника, а також визначення затрат потужності на переміщення теплоносіїв. Розрахунок здійснюємо за методикою, викладеною в [11].
Розрахункова схема зображена на рисунку 5.5.
Вихідні дані для розрахунку:
Середня температура газу К , 342,5
Густина конденсату при середній температурі, кг/м3, 7,311
Швидкість конденсату, м/с, 5
Критерій Рейнольдса конденсату, Re2 54110
Середня температура технічної води, К, 320,5
Густина технічної води при середній температурі, кг/м3, 991
Швидкість технічної води, м/с, W1 0,12
Критерій Рейнольдса технічної води, Re1 2602
Рисунок 5.5 Схема гідравлічного опору
В трубному просторі витрати тиску на подолання тертя та місцевих опорів, Па, визначаються за формулою [11].
,
де - коефіцієнт тертя,
- сума коефіцієнтів місцевого опору.
Коефіцієнт визначається залежно від режиму, в турбулентних потоках виділяють три зони. Для вибору розрахункової формули необхідно знати відносну шорсткість труб. Для труб можна прийняти значення абсолютної шорсткості Δ=0,2 мм [11]. Тоді значення відносної шорсткості знайдемо з залежності:
Тоді можна визначити, що в теплообміннику має місце зона змішаного тертя [11]:
Тоді коефіцієнт тертя визначаємо за формулою [11]:
Коефіцієнти місцевих опорів приймаємо згідно до рекомендацій, наведених в [15]:
Вхідна камера
Вхід і вихід в трубу
Втрати в вхідній камері необхідно розраховувати по швидкості в штуцерах:
Тоді втрати тиску в трубному просторі:
Втрати тиску на подолання місцевих опорів в міжтрубному просторі, Па, визначається за формулою:
Коефіцієнти місцевих опорів приймаємо згідно до рекомендацій, наведених в [15]:
Вхід і вихід в міжтрубний простір
Поворот через сегментну перегородку
Опір пучка труб визначається за формулою [11]:
де – m число рядів труб:
де n – кількість труб в теплообміннику, n=111
Опір на вході і виході в міжтрубний простір необхідно розраховувати по швидкості в штуцерах:
Тоді гідравлічний опір міжтрубного просторі:
Витрати потужності на переміщення технічної води в трубному просторі теплообмінника [15]:
де - витрати технічної води; кг/с.
Витрати потужності на переміщення конденсату в міжтрубному просторі теплообмінника:
де - витрати конденсату;кг/с.
Висновок: визначені гідравлічний опір трубного (97,78 Па) та міжтрубного простору (277,5 Па) теплообмінника та затрати потужності на переміщення теплоносіїв через теплообмінник (в міжтрубному просторі Вт, в трубному просторіВт).
Література:
Янвель
Остров