Як розрахувати холодильний випарник занурювальний для води. Підбір теплообмінного обладнання
Завдання 1
Потік гарячого продукту, що виходить з реактора, необхідно охолодити з початкової температури t 1н = 95°C до кінцевої температури t 1к = 50°C, для цього направляють у холодильник, куди подають воду з початковою температурою t 2н = 20°C. Потрібно розрахувати ∆t ср в умовах прямотоку та протитечії в холодильнику.
Рішення: 1) Кінцева температура охолоджувальної води t 2к за умови прямоточного руху теплоносія не може перевищити значення кінцевої температури гарячого теплоносія (t 1к = 50°C), тому приймемо значення t 2к = 40°C.
Розрахуємо середні температури на вході та виході з холодильника:
∆t н ср = 95 - 20 = 75;
∆t до ср = 50 - 40 = 10
∆t ср = 75 - 10 / ln(75/10) = 32,3 °C
2) Кінцеву температуру води при протиточному русі приймемо так само, як і при прямоточному русі теплоносіїв t 2к = 40°C.
∆t н ср = 95 - 40 = 55;
∆t до ср = 50 - 20 = 30
∆t ср = 55 - 30 / ln(55/30) = 41,3°C
Завдання 2.
Використовуючи умови завдання 1, визначити необхідну поверхню теплообміну (F) і витрату охолоджуючої води (G). Витрата гарячого продукту G = 15000 кг/год, його теплоємність С = 3430 Дж/кг·град (0,8 ккал·кг·град). Охолоджувальна вода має такі значення: теплоємність з = 4080 Дж/кг·град (1 ккал·кг·град), коефіцієнт теплопередачі k = 290 Вт/м 2 ·град (250 ккал/м 2 *град).
Рішення: Використовуючи рівняння теплового балансу, отримаємо вираз визначення теплового потокупри нагріванні холодного теплоносія:
Q = Q гт = Q хт
звідки: Q = Q гт = GC (t 1н - t 1к) = (15000/3600) · 3430 · (95 - 50) = 643125 Вт
Приймаючи t 2к = 40°C, знайдемо витрату холодного теплоносія:
G = Q/c(t 2к - t 2н) = 643 125/4080(40 - 20) = 7,9 кг/сек = 28 500 кг/год
Потрібна поверхня теплообміну
при прямотоці:
F = Q/k·∆t ср = 643125/290·32,3 = 69 м 2
при протитечії:
F = Q/k·∆t ср = 643125/290·41,3 = 54 м 2
Завдання 3
На виробництві здійснюється транспорт газу сталевим трубопроводом зовнішнім діаметром d 2 = 1500 мм, товщиною стінки δ 2 = 15 мм, теплопровідністю λ 2 = 55 Вт/м·град. Усередині трубопровід футерований шамотною цеглою, Товщина якого δ 1 = 85 мм, теплопровідність λ 1 = 0,91 Вт/м·град. Коефіцієнт тепловіддачі газу до стінки α 1 = 12,7 Вт/м 2 ·град, від зовнішньої поверхні стінки до повітря α 2 = 17,3 Вт/м 2 ·град. Потрібно визначити коефіцієнт теплопередачі від газу до повітря.
Рішення: 1) Визначимо внутрішній діаметр трубопроводу:
d 1 = d 2 - 2 · (δ 2 + δ 1) = 1500 - 2 (15 + 85) = 1300 мм = 1,3 м
середній діаметр футерування:
d 1 ср = 1300 + 85 = 1385 мм = 1,385 м
середній діаметр стінки трубопроводу:
d 2 ср = 1500 – 15 = 1485 мм = 1,485 м
Розрахуємо коефіцієнт теплопередачі за формулою:
k = [(1/α 1)·(1/d 1) + (δ 1 /λ 1)·(1/d 1 ср)+(δ 2 /λ 2)·(1/d 2 ср)+( 1/α 2)] -1 = [(1/12,7)·(1/1,3) + (0,085/0,91)·(1/1,385)+(0,015/55)·(1/1,485 )+(1/17,3)] -1 = 5,4 Вт/м 2 ·град
Завдання 4
В одноходовому кожухотрубчастому теплообміннику здійснюється підігрів спирту метилового водою з початкової температури 20 до 45 °C. Потік води охолоджується від температури 100 до 45 °C. Трубний пучок теплообмінника містить 111 труб діаметр однієї труби 25х2,5 мм. Швидкість перебігу метилового спирту трубками 0,8 м/с (w). Коефіцієнт теплопередачі дорівнює 400 Вт/м 2 град. Визначити загальну довжину трубного пучка.
Визначимо середню різницю температур теплоносіїв як середньологарифмічну.
∆t н ср = 95 - 45 = 50;
∆t до ср = 45 - 20 = 25
∆t ср = 45 + 20 / 2 = 32,5°C
Визначимо масову витрату метилового спирту.
G сп = n · 0,785 · d вн 2 · w сп · ρ сп = 111 · 0,785 · 0,02 2 · 0,8 · = 21,8
ρ сп = 785 кг/м 3 - густина метилового спирту при 32,5°C знайдена з довідкової літератури.
Потім визначимо тепловий потік.
Q = G сп з сп (t до сп - t н сп) = 21,8 · 2520 (45 - 20) = 1,373 · 10 6 Вт
c сп = 2520 кг/м 3 - теплоємність метилового спирту при 32,5 ° C знайдено з довідкової літератури.
Визначимо потрібну поверхню теплообміну.
F = Q/ K∆t ср = 1,373 · 10 6 / (400 · 37,5) = 91,7 м 3
Обчислимо загальну довжину трубного пучка за середнім діаметром труб.
L = F / nπd ср = 91,7 / 111 · 3,14 · 0,0225 = 11,7 м.
Завдання 5
Для нагрівання потоку 10% розчину NaOH від температури 40°C до 75°C використовують пластинчастий теплообмінний апарат. Витрата гідроксиду натрію становить 19000 кг/год. Як нагріваючий агент використовується конденсат водяної пари, його витрата становить 16000 кг/год, початкова температура 95°C. Прийняти коефіцієнт теплообміну 1400 Вт/м 2 ·град. Необхідно розрахувати основні параметри пластинчастого теплообмінного апарату.
Рішення: Знайдемо кількість тепла, що передається.
Q = G р с р (t до р - t н р) = 19000/3600 · 3860 (75 - 40) = 713028 Вт
З рівняння теплового балансу визначимо кінцеву температуру конденсату.
t до х = (Q·3600/G к с к) - 95 = (713028·3600)/(16000·4190) - 95 = 56,7°C
з р,к - теплоємність розчину та конденсату знайдені з довідкових матеріалів.
Визначення середніх температур теплоносіїв.
∆t н ср = 95 - 75 = 20;
∆t до ср = 56,7 - 40 = 16,7
∆t ср = 20 + 16,7 / 2 = 18,4°C
Визначимо переріз каналів, до розрахунку приймемо масову швидкість конденсату W до = 1500 кг/м 2 ·сек.
S = G/W = 16000/3600 · 1500 = 0,003 м 2
Приймаючи ширину каналу b = 6 мм, знайдемо ширину спіралі.
B = S/b = 0,003/0,006 = 0,5 м
Зробимо уточнення перерізу каналу
S = B · b = 0,58 · 0,006 = 0,0035 м 2
та масової швидкості потоків
W р = G р / S = 19000 / 3600 · 0,0035 = 1508 кг / м 3 · сек
W до = G до / S = 16000 / 3600 · 0,0035 = 1270 кг / м 3 · сек
Визначення поверхні теплообміну спірального теплообмінника здійснюється в такий спосіб.
F = Q/K∆t ср = 713028/(1400 · 18,4) = 27,7 м 2
Визначимо робочу довжину спіралі
L = F / 2B = 27,7 / (2 · 0,58) = 23,8 м
t = b + δ = 6 + 5 = 11 мм
Для обчислення числа витків кожної спіралі необхідно прийняти початковий діаметр спіралі, виходячи з рекомендацій d = 200 мм.
N = (√(2L/πt)+x 2) - x = (√(2·23,8/3,14·0,011)+8,6 2) - 8,6 = 29,5
де х = 0,5 (d/t – 1) = 0,5 (200/11 – 1) = 8,6
Зовнішній діаметр спіралі визначається в такий спосіб.
D = d + 2Nt + δ = 200 + 2 · 29,5 · 11 + 5 = 860 мм.
Завдання 6
Визначити гідравлічний опір теплоносіїв, що створюється в чотириходовому пластинчастому. теплообмінний апаратз довжиною каналів 0,9 м та еквівалентним діаметром 7,5 ·10 -3 при охолодженні бутилового спирту водою. Бутиловий спирт має такі характеристики: витрата G = 2,5 кг/с, швидкість руху W = 0,240 м/с і щільність ρ = 776 кг/м 3 (Критерій Рейнольдса Re = 1573 > 50). Охолоджувальна вода має такі характеристики: витрата G = 5 кг/с, швидкість руху W = 0,175 м/с і щільність ρ = 995 кг/м 3 (Критерій Рейнольдса Re = 3101 > 50).
Рішення: Визначимо коефіцієнт місцевого гідравлічного опору.
ζ бс = 15/Re 0,25 = 15/1573 0,25 = 2,38
ζ в = 15/Re 0,25 = 15/3101 0,25 = 2,01
Уточнимо швидкість руху спирту та води в штуцерах (приймемо d шт = 0,3 м)
W шт = G бс / ρ бс 0,785 d шт 2 = 2,5/776 · 0,785 · 0,3 2 = 0,05 м/с менше 2 м/с тому можна не враховувати.
W шт = G в / ρ в 0,785d шт 2 = 5/995 · 0,785 · 0,3 2 = 0,07 м / с менше 2 м / с тому можна не враховувати.
Визначимо значення гідравлічного опору для бутилового спирту та охолоджувальної води.
∆Р бс = хζ·( l/d) · (ρ бс w 2 /2) = (4 · 2,38 · 0,9 / 0,0075) · (776 · 0,240 2 / 2) = 25532 Па
∆Р = хζ·( l/d) · (ρ в w 2 /2) = (4 · 2,01 · 0,9 / 0,0075) · (995 · 0,175 2 / 2) = 14699 Па.
Власне виробництво установок охолодження рідини (чилерів) було організовано у 2006 році. Перші установки мали холодопродуктивність по 60 кВт і збиралися на базі пластинчастих теплообмінників. За потребою оснащувалися гідромодулем.
Гідромодуль є теплоізольованим баком ємністю від 500 літрів (залежно від потужності, так для установки холодопродуктивністю 50-60кВт ємність бака повинна становити 1,2-1,5 м3) розділений перегородкою спеціальної форми на дві ємності «теплої» і «охолодженої». . Насос внутрішнього контуру, забираючи воду з «теплого» відсіку бака, подає її в пластинчастий теплообмінникде вона, проходячи в протитоці з фреоном, охолоджується. Охолоджена вода надходить до іншої частини бака. Продуктивність внутрішнього насоса повинна бути не меншою ніж продуктивність насоса зовнішнього контуру. Спеціальна форма перегородки дозволяє регулювати обсяг переливу в широких межах при невеликій зміні рівня води.
При використанні в якості теплоносія води такі установки дозволяють охолоджувати її до +5ºC ÷ +7ºС. Відповідно, при стандартному розрахункуобладнання, температура вхідної води (що йде від споживача) передбачається рівною +10ºC ÷ +12ºС. Потужність установки розраховується, виходячи з необхідної витрати води.
Наше обладнання комплектується багатоступеневими системами захисту. Пресостати захищають компресор від навантаження. Обмежувач низького тискуне дозволяє киплячому фреону знизити свою температуру нижче за мінус 2ºС, захищаючи пластинчастий теплообмінник від можливого замерзання води. Встановлене релепротока вимкне холодильний компресору разі виникнення повітряної пробкипри засміці трубопроводів, при обмерзанні пластин. Регулятор тиску всмоктування підтримує температуру кипіння фреону +1 ± 0,2 ºС.
Подібні пристрої були встановлені для охолодження розчину розсольних ванн для засолювання сиру на сирзаводах, для швидкого охолодження молока після пастеризації на молокозаводах, для плавного зниження температури води в басейнах на заводах з виробництва (розведення та вирощування) риби.
У разі необхідності зниження температури теплоносія від +5ºC ÷ +7ºС до негативних і близько нульових температур, замість води як теплоносій використовується розчин пропіленгліколю. Також його використовують, якщо температура довкілляопускається нижче -5ºС, або за потреби іноді вимикати насос внутрішнього контуру (контур: буферний бак - теплообмінник холодильного агрегату).
При розрахунку обладнання обов'язково враховуємо зміни таких властивостей теплоносія як теплоємність і поверхневий коефіцієнт теплопередачі. УСТАНОВКА РОЗРАХУНАНА НА РОБОТУ З ВОДОЮ БУДЕ ПРАЦЮВАТИ НЕКОРРЕКТНО ПРИ ЗАМІНІ ТЕПЛОНОСІЯ НА РОЗЧИНИ ЕТИЛЕНГЛІКОЛЮ, ПРОПІЛЕНГЛІКОЛЮ АБО РАССОЛУ. І НАВПАКИ .
Установка охолодження парафіну, зібрана за цією схемою, працює спільно з повітряною системоюохолодження теплоносія в зимовий час, з автоматичним вимкненням холодильного компресора.
Ми маємо досвід розробки та виготовлення чилерів для вирішення задачі охолодження протягом короткого проміжку часу, але із високою потужністю охолодження. Наприклад, цеху приймання молока потрібні установки з часом роботи 2 години/добу для охолодження за цей час 20 т. молока від +25ºC ÷ +30ºС до +6ºC ÷ +8ºС. Це так звана задача про імпульсне охолодження.
При постановці завдання про імпульсне охолодження продукції економічно доцільно виготовити чилер з акумулятором холоду. Стандартно подібні установки ми робимо так:
А) Виготовляється теплоізольований бак з об'ємом 125-150% від розрахованої буферної ємності, що заповнюється водою на 90%;
Б) Всередину його міститься випарник, виготовлений із гнутих мідних трубопроводівабо металевих пластин з вифрезерованими всередині канавками;
Подаючи фреон із температурою -17ºC ÷ -25ºС, забезпечуємо намерзання льоду необхідної товщини. Вода, що прийшла від споживача, охолоджується в результаті танення льоду. Для збільшення швидкості танення застосовується барботування.
Така система дозволяє використовувати холодильні агрегати потужністю в 5÷10 разів менше, ніж величина імпульсної потужності холодильного навантаження. При цьому треба розуміти, що температура води в баку може суттєво відрізнятися від 0ºС, оскільки швидкість танення льоду у воді з температурою +5ºС дуже невелика. Також, до недоліків цієї системи можна віднести велику вагу та розміри бака з випарником, що пояснюється необхідністю забезпечення великої площі теплообміну на межі лід/вода.
За необхідності використання як теплоносія води з близько нульовою температурою (0ºС÷+1ºС), без можливості застосування замість неї розчинів пропіленгліколю, етиленгліколю або розсолів (наприклад, не герметичність системи або вимоги САНПіНу), ми виготовляємо чилери із застосуванням плівкових теплообмінників.
При такій системі, що надходить від споживача вода, проходячи через спеціальну систему колекторів і форсунок, рівномірно омиває охолоджені фреоном до мінус 5ºС металеві пластини великої площі. Стекаючи вниз, частина води намерзає на пластинах, утворюючи тонку плівку льоду, решта води, стікаючи по цій плівці, охолоджується до потрібної температури і збирається в теплоізольованому баку, звідки і надходить споживачеві.
Подібні системи мають жорсткі вимоги до рівня запилення приміщення, де встановлюється бак з випарником і, зі зрозумілих причин, вимагають більш високого рівнястель. Вони характеризуються найбільшими габаритами та вартістю.
Наша фірма вирішить будь-яке поставлене Вами завдання щодо охолодження рідини. Ми зберемо (або підберемо готову) установку з оптимальним принципом роботи та мінімальною вартістю як самої установки, так і її експлуатації.
Площа тепловіддаючої поверхні випарника F, м 2 визначається за формулою:
де - тепловий потік у випарнику, Вт
до - коефіцієнт теплопередачі випарника, Вт / (м 2 * До), залежить від типу випарника;
Середня логарифмічна різниця між температурами киплячого фреону та охолоджуваного середовища;
-питомий тепловий потік, рівний 4700 Вт/м 2
Витрата холодоносія, необхідна для відведення теплоприток, визначається за формулою:
де з -теплоємність середовища, що охолоджується: для води 4,187 кДж/(кг*°С), для розсолу теплоємність приймається за спеціальними таблицями в залежності від температури його замерзання, яка приймається на 5-8°С нижче температури кипіння холодоагенту t 0 відкритих системта на 8-10°С нижче t 0 для закритих систем;
ρ р - щільність, холодоносія ВКВ, кг/м 3 ;
Δ t р - Різниця температури холодоносія на вході у випарник і на виході з нього, °С.
Для умов кондиціонування повітря за наявності форсуночних камер зрошення застосовуються схеми розподілу потоків води. Відповідно до цього, Δt р визначиться як різниця температур на виході з піддону камери зрошення t w.к і на виході з випарника t Х :.
8. Підбір конденсатора
Розрахунок конденсатора зводиться до визначення площі теплопередавальної поверхні, за якою підбирають один або кілька конденсаторів із сумарною площею поверхні, що дорівнює розрахунковій (запас по поверхні не більше +15%).
1. Теоретичний тепловий потік у конденсаторі визначається за різницею питомих ентальпій у теоретичному циклі з урахуванням або без урахування переохолодження у конденсаторі:
а) тепловий потік з урахуванням переохолодження в конденсаторі визначається за різницею питомих ентальпій у теоретичному циклі:
б) тепловий потік без урахування переохолодження в конденсаторі та за відсутності регенеративного теплообмінника
Повне теплове навантаження з урахуванням теплового еквівалента потужності, що витрачається компресором на стиск холодоагенту (дійсний тепловий потік):
2. Визначається середня логарифмічна різниця температур θ ср між холодоагентом, що конденсується, і охолоджуючим конденсатор середовищем, °С:
де - різниця температури на початку теплопередавальної поверхні (велика різниця температур), 0 С:
Різниця температури в кінці теплопередавальної поверхні (менша різниця температур), 0 С:
3. Знаходимо питомий тепловий потік:
де до – коефіцієнт теплопередачі, що дорівнює 700 Вт/(м 2 *К)
4. Площа теплопередавальної поверхні конденсатора:
5. Витрата охолоджуючого конденсатор середовища:
де - сумарний тепловий потік у конденсаторі від усіх груп компресорів, кВт;
з -питома теплоємність охолоджуючого конденсатора середовища (вода, повітря), кДж/(кг*К);
ρ - щільність охолоджуючого конденсатора середовища, кг/м 3 ;
- підігрів охолоджувального конденсатора середовища, °С:
1,1 - коефіцієнт запасу (10%), що враховує непродуктивні втрати.
За витратою води з урахуванням необхідного напору підбирають насос оборотного водопостачання необхідної продуктивності. Обов'язково передбачають резервний насос.
9. Підбір основних холодильних агрегатів
Підбір холодильної машини роблять одним із трьох методів:
За описаним обсягом компресора, що входить до складу машини;
За графіками холодопродуктивності машини;
За табличними значеннями холодопродуктивності машини, що наводяться у технічній характеристиці виробу.
Перший метод аналогічний тому, яким користуються для розрахунку одноступеневого компресора: визначають необхідний об'єм, описаний поршнями компресора, а потім за таблицями технічних характеристик підбирають машину або кілька машин таким чином, щоб фактичне значення об'єму, описаного поршнями, було на 20-30% більше отриманого розрахунком.
При підборі холодильної машини третім методом необхідно холодопродуктивність машини, розраховану для робочих умов, призвести до умов, за яких вона дана в таблиці характеристик, тобто до стандартних умов.
Після вибору марки агрегату (за холодопродуктивністю, наведеною до стандартних умов) необхідно перевірити, чи достатня площа теплопередавальної поверхні випарника та конденсатора. Якщо вказана в технічній характеристиці площа теплопередавальної поверхні апаратів дорівнює розрахунковій або дещо більша за неї, машина підібрана правильно. Якщо ж, наприклад, площа поверхні випарника виявилася меншою за розрахункову, необхідно задатися новим значенням температурного напору (нижчою температурою кипіння), після чого перевірити, чи достатня продуктивність компресора при новому значенні температури кипіння.
Приймаємо чилер із водяним охолодженням марки York YCWM з холодопродуктивністю 75 кВт.
При розрахунку проектованого випарника визначають його теплопередавальну поверхню та об'єм циркулюючого розсолу або води.
Теплопередавальну поверхню випарника знаходять за такою формулою:
де F - теплопередаюча поверхня випарника, м 2;
Q 0 - Холодопродуктивність машини, Вт;
Dt m – для кожухотрубних випарників це середня логарифмічна різниця між температурами холодоносія та кипіння холодильного агента, а для панельних випарників – арифметична різницяміж температурами розсолу, що виходить, і кипіння холодильного агента, 0 С;
- Щільність теплового потоку, Вт/м 2 .
Для наближених розрахунків випарників користуються значеннями коефіцієнтів теплопередачі, отриманими дослідним шляхом Вт/(м 2 ×К):
для аміачних випарників:
кожухотрубні 450 – 550
панельних 550 – 650
для фреонових кожухотрубних випарників із накатними ребрами 250 – 350.
Середню логарифмічну різницю температур охолоджувача та кипіння холодильного агента у випарнику розраховують за формулою:
(5.2)
де t Р1 і t Р2 - температури холодоносія на вході та виході з випарника, 0 С;
t0 – температура кипіння холодильного агента, 0С.
Для панельних випарників завдяки великому об'єму бака та інтенсивній циркуляції холодоносія його середня температура може бути прийнята рівною температурі на виході з бака t Р2 . Тому для цих випарників 
Об'єм циркулюючого холодоносія визначають за формулою:
(5.3)
де V Р - обсяг циркулюючого теплоносія, м3/с;
з Р – питома теплоємність розсолу, Дж/(кг× 0 З);
r Р - щільність розсолу, кг/м 3;
t Р2 і t Р1 – температура теплоносія відповідно при вході в приміщення, що охолоджується, і виході з нього, 0 С;
Q 0 - Холодопродуктивність машини.
Величини з Р та r Р знаходять за довідковими даними для відповідного холодоносія залежно від його температури та концентрації.
Температура холодоносія при проходженні через випарник знижується на 2 – 3 0 З.
Розрахунок випарників для охолодження повітря в холодильних камерах
Для розподілу випарників, що входять до комплекту холодильної машини, визначають необхідну теплопередавальну поверхню за формулою:
де SQ – сумарний теплопритік на камеру;
К – коефіцієнт теплопередачі камерного обладнання, Вт/(м 2 К);
Dt – розрахункова різниця температур між повітрям у камері та середньою температуроюхолодоносія при розсільному охолодженні, 0°С.
Коефіцієнт теплопередачі для батареї приймають 1,5–2,5 Вт/(м 2 К), для охолоджувачів повітря – 12–14 Вт/(м 2 К).
Розрахункову різницю температур для батарей - 14-16 0 С, для охолоджувачів повітря - 9-11 0 С.
Кількість приладів охолодження кожної камери визначають за формулою:
де n - необхідна кількість приладів охолодження, прим.;
f – теплопередаюча поверхня однієї батареї або охолоджувача повітря (приймають виходячи з технічної характеристикимашини).
Конденсатори
Розрізняють два основні типи конденсаторів: з водяним та повітряним охолодженням. У холодильних установках великої продуктивності використовуються також конденсатори з водо-повітряним охолодженням, які називаються випарними.
У холодильних агрегатах для торгового холодильного обладнанняНайчастіше застосовують конденсатори повітряного охолодження. Порівняно з конденсатором водяного охолодження вони економічні у роботі, простіше у монтажі та експлуатації. Холодильні агрегати, до складу яких входять конденсатори водяного охолодження, компактніші, ніж агрегати з конденсаторами повітряного охолодження. Крім того, при експлуатації вони видають менше шуму.
Конденсатори з водяним охолодженням розрізняють характером руху води: проточного типуі зрошувальні, а по конструкції - кожугоспмійникові, двотрубні та кожухотрубні.
Основним типом є горизонтальні кожухотрубні конденсатори (рис. 5.3). Залежно від виду холодоагенту в конструкції аміачних та фреонових конденсаторів є деякі відмінності. За величиною теплопередаючої поверхні аміачні конденсатори охоплюють діапазон приблизно від 30 до 1250 м 2 , а фреонові - від 5 до 500 м 2 . Крім того, випускаються аміачні вертикальні кожухотрубні конденсатори з площею теплопередаючої поверхні від 50 до 250 м 2 .
Кожухотрубні конденсатори використовують у машинах середньої та великої продуктивності. Гарячі пари холодоагенту надходять через патрубок 3 (рис. 5.3) міжтрубний простір і конденсуються на зовнішній поверхні пучка горизонтальних труб.
Усередині труб під напором насоса циркулює вода, що охолоджує. Труби розвальцьовані в трубних ґратах, закриті зовні водяними кришками з перегородками, що утворюють кілька горизонтальних ходів (2-4-6). Вода надходить через патрубок 8 знизу і виходить через патрубок 7. На цій водяній кришці є вентиль 6 для випуску повітря з водяного простору і вентиль 9 для зливу води при ревізії або ремонті конденсатора.
Рис.5.3 - Горизонтальні кожухотрубні конденсатори
Зверху апарату є запобіжний клапан 1, що з'єднує міжтрубний простір аміачного конденсатора з трубопроводом, виведеним назовні, вище ковзана даху найвищої будівлі в радіусі 50 м. Через патрубок 2 приєднується зрівнювальна лінія, що з'єднує конденсатор з ресивером, куди виводиться рідкий 10 пат. Знизу до корпусу приварений маслозбірник з патрубком 11 для зливу олії. Рівень рідкого холодоагенту в нижній частині кожуха контролюється за допомогою покажчика рівня 12. При нормальній роботі весь рідкий холодоагент повинен зливатися в ресивер.
Зверху кожуха є 5 вентиль для спуску повітря, а також патрубок для приєднання манометра 4.
Вертикальні кожухотрубні конденсатори застосовуються в аміачних. холодильних машинахвеликої продуктивності вони розраховані на теплове навантаження від 225 до 1150 кВт і встановлюються зовні машинного залу, не займаючи його корисну площу.
Останнім часом з'явилися конденсатори пластинчастого типу. Висока інтенсивність теплообміну в пластинчастих конденсаторах, порівняно з кожухотрубними, дозволяє при однаковому тепловому навантаженні приблизно вдвічі зменшити металоємність апарату та в 3–4 рази підвищити компактність.
Повітряніконденсатори застосовують головним чином машинах малої та середньої продуктивності. За характером руху повітря їх ділять на два типи:
Зі вільним рухом повітря; такі конденсатори використовують у машинах дуже малої продуктивності (приблизно до 500 Вт), що застосовуються у побутових холодильниках;
З примусовим рухом повітря, тобто з обдуванням теплопередавальної поверхні за допомогою осьових вентиляторів. Цей тип конденсатора найбільш застосовний у машинах малої та середньої продуктивності, проте останнім часом у зв'язку з дефіцитом води вони все більше використовуються і в машинах великої продуктивності.
Конденсатори повітряного типузастосовують у холодильних агрегатах із сальниковими, безсальниковими та герметичними компресорами. Конструкції конденсаторів однотипні. Конденсатор складається з двох або більше секцій, послідовно з'єднаних калачами або паралельно колекторами. Секції є прямі або U-подібні трубки, зібрані в змійовик за допомогою калачів. Труби – сталеві, мідні; ребра – сталеві чи алюмінієві.
Конденсатори з примусовим рухом повітря використовують у холодильних торгових агрегатах.
Розрахунок конденсаторів
При проектуванні конденсатора розрахунок зводиться до визначення його теплопередаючої поверхні і (якщо він з водяним охолодженням) кількості води, що витрачається. Насамперед підраховують дійсне теплове навантаження на конденсатор.
де Q до - дійсне теплове навантаження на конденсатор, Вт;
Q 0 - Холодопродуктивність компресора, Вт;
N i – індикаторна потужність компресора, Вт;
N е - ефективна потужністькомпресора, Вт;
h м - механічний к. п. д. компресора.
В агрегатах з герметичними або безсальниковими компресорами теплове навантаження на конденсатор слід визначати за формулою:
(5.7)
де N е - електрична потужністьна клемах електродвигуна компресора, Вт;
h е - к. п. д. електродвигуна.
Теплопередавальна поверхня конденсатора визначається за формулою:
(5.8)
де F - площа теплопередавальної поверхні, м 2;
до – коефіцієнт теплопередачі конденсатора, Вт/(м 2 К);
Dt m – середня логарифмічна різниця між температурами конденсації холодильного агента та охолоджувальної води або повітря, 0 С;
q F – густина теплового потоку, Вт/м 2 .
Середню логарифмічна різниця визначають за такою формулою:
(5.9)
де t в1 - Температура води або повітря на вході в конденсатор, 0 С;
t в2 – температура води чи повітря на виході з конденсатора, 0 З;
t до - температура конденсації холодильного агрегату, 0С.
Коефіцієнти теплопередачі різних типівконденсаторів наведено у табл. 5.1.
Таблиця 5.1 – Коефіцієнти теплопередачі конденсаторів
Зрошувальний для аміакуВипарний для аміаку
З повітряним охолодженням (при примусової циркуляціїповітря) для хладонів
Значення довизначені для ореброваної поверхні.
Подробиці
Розрахунок чиллера. Як розрахувати холодопродуктивність чи потужність чиллера і правильно здійснити його підбір.
Як правильно зробити, на що в першу чергу треба покладатися щоб, серед безлічі пропозицій, зробити якісний?
На цій сторінці ми дамо кілька рекомендацій, прислухавшись до яких ви наблизитесь до того, щоб зробити правильний.
Розрахунок холодопродуктивності чиллера. Розрахунок потужності чиллера – його потужності охолодження.
В першу чергу за формулою в якій бере участь обсяг рідини, що охолоджується; зміна температури рідини, яку треба забезпечити охолоджувачем; теплоємність рідини; і час за який цей об'єм рідини треба охолодити -визначається потужність охолодження:
Формула охолодження, тобто. формула обчислення необхідної холодопродуктивності:
Q= G * (Т1-Т2) * C рж * pж / 3600
Q- Холодопродуктивність, кВт/год
G- об'ємна витрата рідини, що охолоджується, м 3 /год
Т2- кінцева температура охолоджуваної рідини, про С
Т1- Початкова температура охолоджуваної рідини, про С
C рж -питома теплоємністьохолоджуваної рідини, кДж/(кг* про С)
pж- щільність рідини, що охолоджується, кг/м 3
* Для води C рж * pж = 4,2
За цією формулою визначається необхідна потужність охолодженняівона є основною під час виборів чиллера.
- Формули перерахунку розмірностей, щоб розрахувати холодопродуктивність водоохолоджувача:
1 кВт = 860 кКал/год
1 кКал/год = 4,19 кДж
1 кВт = 3,4121 кБТУ/год
Підбір чилера
Для того, щоб зробити підбір чиллера- дуже важливо виконати правильне складаннятехнічного завдання на розрахунок чиллера, в якому беруть участь не лише параметри самого водоохолоджувача, а й дані про його розміщення та умову його спільної роботизі споживачем. З виконаних обчислень можна - вибрати чиллер.
Не слід забувати про те, в якому регіоні Ви знаходитесь. Наприклад, розрахунок для міста Москва відрізнятиметься від розрахунку для міста Мурманськ, оскільки максимальні температури двох даних міст відрізняється.
Ппро таблиці параметрів водоохолоджуючих машин робимо перший вибір чиллера і знайомимося з його характеристиками. Далі, маючи на руках основні характеристики вибраної машини, такі як:- холодопродуктивність чиллера, споживана ним електрична потужність, чи є в його складі гідромодуль і його - подача і напір рідини, об'єм повітря, що проходить через охолоджувач (котрий нагрівається) в куб.метрах в секунду - Ви зможете перевірити можливість встановлення охолоджувача води на виділеному майданчику. Після того, як передбачуваний охолоджувач води задовольнить вимогам технічного завдання і найімовірніше зможе працювати на підготовленому для нього майданчику, рекомендуємо звернутися до фахівців, які перевірять Ваш вибір.
Вибір чиллера - особливості, які треба передбачити під час підбору чиллера.
Основні вимоги до місцямайбутньої установки охолоджувача води та схеми його роботи зі споживачем:
- Якщо заплановане місце у приміщенні, то чи можливо в ньому забезпечити великий обмін повітря, чи можливо в це приміщення внести охолоджувач води, чи можливо його обслуговуватиме?
- Якщо майбутнє розміщення охолоджувача води на вулиці - чи буде необхідність його роботи в зимовий період, чи можливе використання незамерзаючих рідин, чи можливе забезпечення захисту охолоджувача води від зовнішніх впливів(Анти-вандальна, від листя і гілок дерев, і т.д.) ?
- Якщо температура рідини, до якої її требаохолоджувати нижче +6 о З або вона вище + 15о З - найчастіше такий діапазон температур не входить до таблиці швидкого вибору. У цьому випадку рекомендуємо звернутися до наших спеціалістів.
- Слід визначитися з витратою води, що охолоджується і необхідним тиском, який повинен забезпечити гідромодуль охолоджувача води - необхідне значення може відрізнятись від параметра вибраної машини.
- Якщо температуру рідини необхідно знизити на понад 5 градусів, то схема прямого охолодженнярідини водоохолоджувачем не застосовується і необхідний розрахунок та комплектація додатковим обладнанням.
- Якщо охолоджувач буде використовуватися цілодобово та цілий рік, а кінцева температура рідини досить висока – на скільки доцільно буде застосування установки з ?
- У разі застосування незамерзаючих рідин високих концентрацій потрібен додатковий розрахунок продуктивності випарника водоохолоджувача.
Програма підбору чиллера
До уваги: дає лише наближене розуміння необхідної моделі охолоджувача і відповідності його технічним завданням. Далі потрібна перевірка розрахунків фахівцем. При цьому Ви можете орієнтуватись на отриману в результаті розрахунків вартість +/- 30% (у випадках з низькотемпературними моделями охолоджувачів рідини - вказана цифра ще більша). Оптимальнамодель та вартість будуть визначені тільки після перевірки розрахунків та зіставлення характеристик різних моделейта виробників нашим фахівцем.
Підбір чиллера ОнЛайн
Ви можете зробити звернувшись до нашого онлайн-консультанта, який швидко та технічно обґрунтовано дасть відповідь на Ваше запитання. Також консультант може виконати, виходячи з коротко написаних параметрів технічного завдання розрахунок чиллера онлайні дати приблизно відповідну за параметрами модель.
Розрахунки, зроблені не фахівцем, часто призводять до того, що обраний водоохолоджувач не відповідає повною мірою очікуваним результатам.
Компанія Пітер Холод спеціалізується на комплексних рішеннях щодо забезпечення промислових підприємствобладнанням, яке повністю відповідає вимогам технічного завдання на поставку системи водоохолодження. Ми проводимо збір інформації для наповнення технічного завдання, розрахунок холодопродуктивності чиллера, визначення оптимально відповідного охолоджувача води, перевірку з видачею рекомендацій щодо його встановлення на виділеному майданчику, розрахунок та комплектацію всіх додаткових елементівдля роботи машини в системі зі споживачем (розрахунок бака акумулятора, гідромодуля, додаткових, при необхідності теплообмінників, трубопроводів та замикаючої та регулюючої арматури).
Накопичивши багаторічний досвідрозрахунків та подальших впроваджень систем охолодження води на різні підприємства ми маємо знання, за рішенням будь-яких стандартних і далеко не стандартних завдань пов'язаних з численними особливостями установки на підприємство охолоджувачів рідини, поєднання їх з технологічними лініями, налаштування специфічних параметрів роботи обладнання.
Найоптимальніший і найточніший і відповідно визначення моделі водоохолоджувача можна зробити дуже швидко, зателефонувавши або надіславши заявку інженеру нашої компанії.
Додаткові формули для розрахунку чиллера та визначення схеми його підключення до споживача холодної води (розрахунок потужності чиллера)
- Формула розрахунку температури, при змішуванні 2-х рідин (формула змішування рідин):
Т сміш= (М1 * С1 * Т1 + М2 * С2 * Т2) / (С1 * M1 + С2 * М2)
Т сміш– температура змішаної рідини, про С
М1- Маса 1-ої рідини, кг
C1- питома теплоємність 1-ої рідини, кДж/(кг* про С)
Т1- температура 1-ої рідини, про З
М2- Маса 2-ої рідини, кг
C2- питома теплоємність 2-ої рідини, кДж/(кг* про З)
Т2- температура 2-ої рідини, про З
Ця формула використовується, якщо застосовується ємність, що акумулює, в системі охолодження, навантаження непостійна за часом і температурою (найчастіше при розрахунку необхідної потужностіохолодження автоклав та реакторів)
Потужність охолодження чиллера.
|