9.2 Подбор теплообменных аппаратов

Тепловой расчет конденсаторов и испарителей заключается в определении значения площади теплопередающей поверхности, обеспечивающей при заданной тепловой нагрузке поддержание требуемого режима работы. По значению площади теплопередающей поверхности подбирают аппараты, суммарная площадь теплопередающей поверхности которых приблизительно равна расчетной.

Подбор водяных, воздушных и испарительных конденсаторов начинают с определения расчетной площади их теплопередающей поверхности F_K.P по уравнению

F_K.P = Q_К.Р/(k_К_К) или F_K.P = Q_К.Р/q_К , (9.3)

где Q_К.Р – расчетная тепловая нагрузка на конденсатор; _К – средняя логарифмическая разность температур теплообменивающихся сред; k_К – коэффициент теплопередачи конденсатора; q_К – плотность теплового потока.

Некоторые фирмы (изготовители конденсаторов) дают другой метод, базирующийся на определении теплового потока при номинальном (фиксированном) режиме работы Q_К.Н = cQ_К.Р, где с – коэффициент, учитывающий режим и условия работы конденсатора.

Расчетную тепловую нагрузку на конденсатор определяют по формуле

Q_К.Р = m_K(i₁ - i₂) или Q_К.Р =  Q_Оi +  N_ej , (9.4)

где m_K – массовая подача хладагента в конденсатор; i₁, i₂ – энтальпия хладагента соответственно на входе и выходе из конденсатора; Q_Оi – холодопроизводительность i -го компрессора, кВт; N_ej – эффективная мощность j-ro компрессора, но для винтового маслозаполненного принимают только 50% эффективной мощности или рассчитывают Q_К.Р = Q_О + N_e - Q_М, где Q_М – тепловая нагрузка маслоохладителя, определяемая по данным соответствующих каталогов.

Подбор испарителей для охлаждения жидких хладоносителей также начинают с определения расчетной площади теплопередающей поверхности

F_И.P = Q_И.Р/q_И или F_И.P = Q_И.Р/(k_И_И) , (9.5)

где Q_И.Р – расчетная тепловая нагрузка на испарители, равная Q_И.Р = 1,1Q_Т (здесь Q_Т – тепловая нагрузка на оборудование); k_И – коэффициент теплопередачи испарителя; _И – средняя логарифмическая разность температур теплообменивающихся сред; q_И – плотность теплового потока.

9.3 Подбор батарей и воздухоохладителей

При проектировании охлаждающих систем учитывают следующие требования:

• поддержание заданных технологическими нормами температурно-влажностных параметров в охлаждаемых объектах (помещениях, аппаратах);

• обеспечение равномерности температурного и влажностного полей по всему охлаждаемому объему;

• локализация наружных теплопритоков; обеспечение минимальных энергетических затрат;

• рациональное использование охлаждаемого объема, т. е. минимальные потери полезного объема на размещение системы;

• обеспечение низкой металлоемкости, высокой надежности и безопасности работы системы.

Подбор воздухоохладителей начинают с предварительного выбора типа и марки аппарата, руководствуясь его целевым назначением (для охлаждения, замораживания, хранения продукта), планировкой и размерами камеры.

Определяют расчетное значение тепловой нагрузки Q_ВО.Р = 1,2Q_ОБ (здесь Q_ОБ – тепловая нагрузка на объем помещения), а затем расчетное значение площади теплопередающей поверхности воздухоохладителей

F_ВО.P = Q_ВО.Р/(k_ВО_ВО) , (9.6)

где Q_ВО.Р – расчетная тепловая нагрузка на воздухоохладители; k_ВО – коэффициент теплопередачи; _ВО – разность температур теплообменивающихся сред.

Необходимое число воздухоохладителей принимают из условия создания равномерного температурного и скоростного полей воздуха в холодильной камере. Один воздухоохладитель способен обслуживать зону камеры по ширине около 6 м, а дальнобойность струи воздуха, выходящего из аппарата, L_CTР может быть определена по формуле

(9.7)

где h – расстояние между верхом штабеля и потолком камеры, м; В_з – ширина зоны, обслуживаемой одним воздухоохладителем, м.

Подбор охлаждающих батарей начинают с предварительного выбора типа конструкции (пристенная или потолочная; змеевиковая или коллекторная; трубы гладкие, оребренные стальные или панельные элементы), материала (сталь, медь, алюминий) и габаритных размеров, руководствуясь назначением, планировкой и размерами камеры, а также видом подаваемого в батареи охлаждающего вещества (аммиак, хладон, хладоноситель).

Расчетную площадь теплопередающей поверхности батарей определяют по формуле

F_Б.P = Q_Б.Р/(k_Б_Б) , (9.8)

где Q_Б.Р – расчетная тепловая нагрузка на батареи; k_Б – коэффициент теплопередачи батарей; _Б – разность температур теплообменивающихся сред.

Длина шланга батареи непосредственного охлаждения не должна превышать 100 м с целью снижения потерь давления хладагента. Для рассольных батарей выбирают длину шланга в пределах 200 – 400 м с целью уменьшения образования паровых пробок в батареях. Необходимое число батарей выбирают так, чтобы их суммарная площадь теплопередающей поверхности была близка к площади F_Б.P. Более подробно о выборе и размещении батарей изложено в источнике [1].