3. Выбор оборудования

3.1.Испаритель

Испаритель - теплообменный аппарат, в котором тепло отнимается от охлаждающей среды хладогентом, кипящим при низкой температуре.

Выбор типа испарителя производится на основании расчета поверхности испарителя по формуле, м²

, (3.1)

где Q- необходимая рабочая теплопроизводительность, Вт;

∆t_ср-логарифмическая разность температур между циркулирующей средой и холодильным агентом, ˚C;

k- коэффициент теплопередачи, который для расчетов обычно берется по практическим данным на основании типа испарителя и вида холодоагента, принимаем k=400 Вт/м²˚C.

, (3.2)

˚C.

Тогда

F=19760/(400·9,4)=5,25 м^2.

Выбираем по таблице 1 горизонтальный кожухотрубный фреонывый испаритель ИТР-12 с поверхностью испарения 12 м², числом труб 70, числом горизонтальных рядов труб 9, диаметром и длиной кожуха соответственно 325×1415 мм.

Таблица 1.

Испарители кожухотрубные горизонтальные фреоновые (затопленного типа).

Марка испарителя	Холодильный агент	Наружная по­верхность, м2	Число труб, л	Число горизонталь- ных рядов труб	Кожух		Диаметр штуцера в мм			Вес, кг
					Диа­метр	Длина	всасы­ваю­щего	жидко­стного	рас­соль­ного
					мм
ИТР-12 ИТР-18 ИТР-35 ИТР-50 ИТР-70 ИТР-105 ИТР-210 ИТР-400 ИТР-65 ИТРН-80 ИТР-35Н	Ф-12 Ф-12 Ф-12 Ф-12 Ф-12 Ф-12 Ф-12 Ф-12 Ф-22 Ф-22 Ф-22	12 18 35 50 70 100 200 400 65 77 35	70 84 145 207 249 237 484 920 210 218 123	9 11 14 14 18 16 23 28 16 13 10	325 325 426 525 530 600 800 1200 500 600 500	1415 1665 1940 1985 2240 3700 3730 3870 2435 3100 3000	50 50 70 80 80 100 125 125 100 200 125	25 32 40 50 50 50 50 ' 70 32 40 25	50 50 80 80 100 125 150 200 80 125 80	300 360 575 870 1250 1650 2988 6068 1035 1400 900

3.2.Переохладитель

Переохладители – теплообменные аппараты, которые служат для охлаждения жидкого агента ниже температуры конденсации. Они представляют собой противоточные двухтрубные аппараты, охлажаемые водой.

Физические свойства R-22 при средней температуре Т=338 К:

коэффициент теплопроводности λ1=0,0608 Вт/м·град;

плотность ρ1=1001,3 кг/м³;

кинетическая вязкость ν1=0,101·10^¯6 м²/с;

коэффициент температуропроводности α1=3,68·10^¯7/с;

критерий Прандтля Pr1=0,27.

Физические свойства воды при средней температуре Т=318 К:

коэффициент теплопроводности λ2=0,642 Вт/м·град;

плотность ρ2=990,15 кг/м³;

кинетическая вязкость ν2=0,61·10^¯6 м²/с;

коэффициент температуропроводности α2=15,5·10^¯8/с;

критерий Прандтля Pr2=3,93.

Скорости движения равны, м/с

для R-22

ω1=4· G1/ ρ1·π·d²1 , (3.3)

где ρ1-плотность фреона-22 при Т=338 К , кг/м³.

ω1=4·0,077/1001,3·3,14·(0,015)²=0,44 м/с

для воды

ω2=4·G2/ ρ2· π·(D²-d2²) (3.4)

где ρ1-плотность воды при Т=318 К , кг/м³.

ω2=4·0,24/993,95·3,14·(0,024²-0,017²)=1,062 м/с

Число Рейнольдса для R-22 составляет

Re1= ω1· d1/ ν1 (3.5)

Re1= 0,44·0,015·10⁶/0,101=65346,5

Коэффициент теплоотдачи, Вт/м²·град, рассчитываем по формуле

Nu1=0,021· Re^0.81· Pr^0.4451 , (3.6)

Nu1=0,021·(65346,5)^0.8·(0.27)^0.445=83,44

тогда

α1= Nu1· λ1/ d1 (3.7)

α1=83,44·(0,0608/0,015)=338,2 Вт/м²·град

Число Рейнольдса для воды составляет

Re2= ω2· dэкв/ ν2 (3.8)

Re2=1,062·0,007·10⁶/0,61=12187

где dэкв= D-d2=24-17=7 мм

Nu2=0,021· Re1· Pr1 (3.9)

Nu2=0,021·(12187)^0,8·(3,93)^0,445=72

тогда

α2= Nu2· λ2/ dэкв (3.10)

α2=72·0,642/0,007=6603 Вт/м²·град

Коэффициент теплопередачи для аппарата, Вт/м²·град

К=1/(1/ α1·d1)+(1/2 λ ·(ln d2/ d1))+(1/ α2 · d2) (3.11)

К= 1/(1/338,2·0,015)+(1/2·50·(ln17/15))+(1/6603·0,015)= 5,073 + 3,125 + 0,01 = 8,2 Вт/м²·град

Средняя логарифмическая разность температур составляет

Δtср=25-15/ln25/15=19,6°С

Плотность теплового потока на 1м трубы равна, Вт/м

ql=k·Δtср (3.12)

ql=8,2·19,6=160,7 Вт/м

Длина трубы теплообменника, м

l=Q/ql (3.13)

l=9925,8/160,7=62 м

Поверхность нагрева, м²

F=π· d1· l (3.14)

F=3,14·0,017·62=3,3 м²

Число ходов, шт

z_с= l/ lс,

где lс- длина трубки, м.

z_{с=62/4=15,5 шт.}

Таблица 2

ПРОТИВОТОЧНЫЕ ПЕРЕОХЛАДИТЕЛИ ТИПА ПП

Марка	6 ПП	8 ПП	12 ПП	16ПП
Поверхность теплообмена, м2	5,85	7,8	11,7	15,6
Количество секций	1		2
Количество труб в секции	12	16	12	16
H	1505	1815	1930	2240
h1, мм	1380	1690	1700	2010
h2, мм	1405	1700	1405	1700
h3, мм	803	1095	803	1095
Вес,кг	565	730	1110	1

По таблице 2 выбираем противоточный переохладитель 6ПП с поверхностью теплообмена 5,85 м²