Расчетные работы - Основы холодильной техники
Подождите немного. Документ загружается.
21
Ввод данных в ПК
РАСЧЕТ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ АММИАЧНОЙ
ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ
Исходные данные:
1. Энтальпия в точке 1, i
1
…………………..1560
2. Энтальпия в точке 3, i
2
…………………..1910
3. Энтальпия в точке 3,4 i
3
=i
4
……………545
4. Удельный объем пара в точке 1,v
1
……….0,45
Результаты расчета
1. Количество тепла, отведенное в конденсаторе, Q
к
........... 76.2
2. Коэффициент подачи,
λ
........................................................ 0.76
3. Объем, описываемый поршнями компрессора, V
h
........... 0.02
4. Марка компрессора .................................................................П40
5. Стандартная холодопроизводительность, кВт........................ 39
22
4. РАСЧЕТ И ПОДБОР
АММИАЧНОГО КОЖУХОТРУБНОГО КОНДЕНСАТОРА
Произвести расчет (тепловой и конструктивный) и подбор
аммиачного горизонтального кожухотрубного конденсатора.
Таблица 1
Таблица 2
Показатели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Скорость
воды
w , м/с
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
Отношение
D
l
4 5 6 7 8 4 5 6 7 8
Показатели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Тепловая
нагрузка на
конденсатор
K
Q , кВт
450 800 600 660 810 980 715 818 900 770
Температура
конденсации
K
t ,
0
С
30 28 31 29 33 34 30 28 29 31
Начальная
температура
охлаждающей
воды
1B
t ,
0
С
18 20 17 19 16 18 20 17 19 16
Конечная
температура
охлаждающей
воды
2B
t
,
0
С
23 25 23 24 21 23 24 22 25 21
23
Методика расчета
4.1. Определение температурного режима работы
конденсатора
Средняя логарифмическая разность температур
определяется по формуле:
2
1
ln
BK
BK
m
tt
tt
t
−
−
∆
=
θ
,
где
m
θ
- средняя логарифмическая разность температур,
0
С;
t∆
- нагрев охлаждающей воды,
0
С;
K
t - температура конденсации,
0
С;
1
B
t - начальная температура охлаждающей воды,
0
С;
2
B
t - конечная температура охлаждающей воды,
0
С.
Нагрев охлаждающей воды равен:
12
BB
ttt −=∆
4.2. Определение технических характеристик
Массовый расход воды равен:
tc
Q
G
K
∆⋅
=
,
где
G
- массовый расход воды, кг/с;
K
Q - тепловая нагрузка на конденсатор, кВт;
c
- теплоемкость воды, кДж/кг К (с=4,19).
24
Расчетная площадь теплообмена равна:
m
P
K
Q
F
K
θ
⋅
⋅
=
3
10
,
где
P
F - расчетная площадь теплообмена, м
2
;
K
– коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/м
2
К
К=1160).
Стандартную поверхность теплопередачи
F
горизонтального кожухотрубного конденсатора типа КТГ-М
определяют по следующему ряду: 36, 40, 53, 67, 95, 120, 151,
190, 269, 322, 494, 635, 850, 1225. Если
p
F не совпадает со
стандартной величиной, то выбирают ближайшую большую
величину
F .
Объемный расход охлаждающей воды, поступающей в
конденсатор равен:
ρ
G
V
= ,
где
V - объемный расход охлаждающей воды, м
3
/с,
ρ
– плотность воды, кг/м
3
(
ρ
=1000)
.
Общая длина труб равна:
H
d
F
L
⋅
=
π
,
где
F - стандартная поверхность теплообмена, м
2
;
H
d - наружный диаметр трубы , м (
H
d =0,025).
Как правило, трубы в трубной решетке размещаются по
сторонам правильных шестиугольников и по вершинам
равносторонних треугольников (рис.4.).
25
Рис.4. Размещение труб в трубной решетке
Исходя из такого способа размещения число труб
определяется по следующей формуле:
n
= 0,75
m
2
+ 0,25
где n - общее число труб;
m - число труб, располагаемых по большой диагонали
внешнего шестиугольника;
Число труб
m равно:
3
75,0
D
l
dSq
Q
m
BH
K
⋅⋅⋅
=
,
где q - плотность теплового потока, Вт/м
2
;
S - горизонтальный шаг труб, м;
BH
d - внутренний диаметр труб, м (
BH
d =0,02);
l - длина одной трубы, м;
D - диаметр трубной решетки, м.
26
Плотность теплового потока
q
определяется:
F
Q
q
K
1000
⋅
=
Горизонтальный шаг труб
S определяется из соотношения
45,124,1 ÷=
H
d
S
Рекомендуемое значение отношения
D
l
лежит в пределах
4…8 (см. табл. 2)
Длина одной трубы равна:
n
L
l
=
Диаметр трубной решетки равен:
SmD
⋅
=
Число труб в одном ходе определяется по формуле:
wd
G
n
BH
⋅⋅⋅
=
2
1
4
πρ
,
где
1
n
-
число труб в одном ходе;
w - скорость воды, м/с.
27
Ввод данных в ПК
РАСЧЕТ И ПОДБОР
АММИАЧНОГО КОЖУХОТРУБНОГО КОНДЕНСАТОРА
Результаты расчета:
1. Стандартная поверхность теплопередачи,
F
……………….36
2. Общее число труб, n …………………………………………152
3. Плотность теплового потока, q …………………………..12500
4. Диаметр трубной решетки, D……………………………......0,44
5. РАСЧЕТ И ПОДБОР
АММИАЧНОГО КОЖУХОТРУБНОГО ИСПАРИТЕЛЯ
Рассчитать и подобрать аммиачный кожухотрубный
испаритель для подачи рассола в теплообменные
технологические аппараты.
Вариантные данные
Таблица 1
Показатели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Холодопроизводи-
тельность, Q
0
, кВт
320 160 90 110 250 310 170 150 280 140
Таблица 2
Показатели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Температура
рассола, t
р2
, °С
-8 -7 -6 -7 -8 -7 -6 -8 -9 -6
28
Методика расчета
5.1. Определение температурного режима работы
испарителя
Температура рассола на входе в испаритель, °С,
t
р1
= t
р2
+
∆
t,
где t
р2
- рабочая температура рассола (на выходе из испарителя);
∆
t - температурный перепад (
∆
t=3)
Температура кипения аммиака в испарителе, °С,
t
о
= t
р2
- 5
Средняя логарифмическая разность температур в
аппарате, °С,
∆
t
θ
=
t
р1
- t
о
ln
t
р2
- t
о
5.2. Определение технических характеристик
Расчетная теплопередающая поверхность испарителя
Q
о
·10
3
F
р
=
K·
θ
где K - коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/м
2
·К
K=450).
Стандартную поверхность теплопередачи F испарителя
типа ИКТ определяют по следующему ряду: 20, 24, 28, 32, 38,
40, 42, 46, 50, 54, 60, 65, 70, 80, 90, 100, 110, 140, 180, 250, 300.
Если F
p
не совпадает со стандартной величиной, то выбирают
ближайшую большую величину F.
29
Количество рассола, циркулирующего в системе, м
3
/с,
Q
о
·10
3
V =
,
C·
ρ
· (t
р1
- t
р2
)
где С - теплоемкость рассола, Дж/(кг·К);
ρ
- плотность рассола, кг/м
3
.
Теплоемкость и плотность рассола определяют по таблице
14 по температуре замерзания рассола t
з
, которая равна
t
з
= t
о
- 8
Количество труб в одном ходе аппарата
z = V/(f·w),
где f - площадь сечения труб при внутреннем диаметре
d=19·10
-3
м;
w - скорость движения рассола, м/с (w=1,5).
Величину z округляют до целого меньшего числа z
1
.
Действительная скорость рассола, м/с,
w
д
= V/(f·z
1
)
Количество труб при восьми ходах
n = z
1
·i,
где i - количество ходов (i=8).
Общая длина труб, м,
L = F/(
π
·
D
о
),
где D
о
- наружный диаметр труб, м ( D
о
=25·10
-3
).
Длина отдельных труб, м,
l = L/n.
30
Ввод данных в ПК
РАСЧЕТ И ПОДБОР
АММИАЧНОГО КОЖУХОТРУБНОГО ИСПАРИТЕЛЯ
Результаты расчета:
1. Стандартная поверхность теплопередачи, F ……………….40
2. Количество рассола в системе, V……………………………3.8
3. Общая длина труб, L ………………………………………...754
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Назначение тепло-и пароизоляции в строительных
ограждениях холодильника.
2.Порядок расположения пароизоляционного слоя по
отношению к теплоизоляционному слою.
3.Физический смысл коэффициентов теплопередачи,
теплоотдачи и теплопроводности.
4.Цель расчета теплопритоков.
5.Назначение и типы компрессоров.
6.Способы подбора компрессоров.
7.Цель и особенности распределения нагрузок на
компрессор и оборудование.
8.Назначение, конструкция и принцип действия
кожухотрубного испарителя.
9.Параметр, по которому подбирается испаритель.
10.Назначение, конструкция и принцип действия
кожухотрубного конденсатора.
11.Параметр, по которому подбирается конденсатор.
31
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 3
Значения коэффициентов теплопередачи для наружных стен
Зона Коэффициент теплопередачи K (Вт/м
2
·К)
при внутренней температуре камеры
строительства -40...-30 -20...-10 -4...0 4...12
Северная зона 0.28 0.32 - 0.42 0.46 - 0.52 0.64 - 0.80
Средняя зона 0.25 0.28 - 0.35 0.41 - 0.46 0.58 - 0.70
Южная зона 0.21 0.23 - 0.29 0.35 - 0.41 0.46 - 0.58
Таблица 4
Значения коэффициентов теплопроводности для материалов
МАТЕРИАЛЫ
Коэффициент теплопроводности
λ
,
(Вт/м·К)
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
Бетон 1.0 - 1.03
Железобетон 1.3 - 1.5
Кладка кирпичная 0.7 - 1.0
Штукатурка цементная 0.9 - 1.0
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
Минераловатные 0.07 - 0.09
Пенобетон 0.15 - 0.17
Шлак котельный 0.23 - 0.31
Шлак гранулированный 0.15 - 0.18
Керамзитовый гравий 0.15 - 0.21
Пенопласт ПХВ-1 0.05 - 0.058
Пенополистирол ПС-БС 0.04 - 0.05
ПАРО- И ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
Битум 0.18 - 0.2
Гидроизол 0.3 - 0.35
32
Таблица 5
Климатические данные для городов
Температура воздуха, °С
Средняя влаж-
Города абсолютного
максимума
средняя в 13
часов наиболее
жаркого месяца
ность в 13 часов
наиболее жаркого
месяца
1. Улан-Удэ 40 23.7 50
2. Владивосток 36 23.6 79
3. Иркутск 36 22.7 58
4. Кемерово 38 21.8 56
5. Новосибирск 38 22.7 56
6. Омск 40 22.4 52
7. Свердловск 38 20.7 54
8. Хабаровск 40 24.1 67
9. Чита 41 24.0 53
0. Якутск 38 23.0 44
Таблица 6
Значения избыточной разности температур
∆
tc
при ориентировке поверхности по частям света
ю ю-в ю-з в з с-в с-з
Поверхность Географические широты
40° 50° 60° от 40 ° до 60°
Стены
бетонная
кирпичная
5.9
6.6
8.0
9.1
9.8
11.0
8.8
9.9
10.0
11.0
9.8
11.0
11.7
13.2
5.1
5.8
5.6
6.3
Плоские кровли
покрытая толем,
асфальтом
покрытая свет-
лым рубероидом
покрытая тем-
ным рубероидом
18.5
14.9
17.7
33
Таблица 7
Значения энтальпии молока и молочных продуктов
ПРОДУКТЫ Энтальпия (кДж/кг) при температуре продукта
-12 -10 -8 -5 -3 -1 0
Молоко цельное 25.1 32.7 42.3 62.8 81.8 184.2 319.3
Простокваша,
кефир
- - - - - - -
Творог - - 10.6 32.7 49.8 139.5 245.9
Сметана - - - - - - -
Сливки 20% - - - - - - -
Масло сливочное 17.6 22.5 29.3 40.6 50.7 91.7 95.1
Мороженное 34.8 46.9 62.4 105.6 178.9 224.6 227.9
ПРОДУКТЫ Энтальпия (кДж/кг) при температуре продукта
Молоко цельное 323.0 331.0 338.9 346.5 358.6 366.6 378.8
Простокваша,
кефир
3.8 11.7 19.7 27.6 39.4 47.3 59.1
Творог - 256.4 263.5 270.7 281.1 288.3 298.7
Сметана 3.7 7.5 18.4 25.9 36.8 44.4 55.3
Сливки 20% 3.3 10.5 17.6 24.3 34.7 41.5 52.3
Масло сливочное 98.0 104.7 110.0 117.7 129.9 138.7 155.4
Мороженное 231.3 237.9 244.7 251.4 261.4 268.1 278.2
Таблица 8
Значения энтальпии мяса и мясных продуктов
Продукты Энтальпия (кДж/кг) при температуре продукта
-20 -18 -15 -12 -8 -3 0
Мясо говяжье,
птица
Баранина
Свинина
Субпродукты
0
0
0
0
4.6
4.6
4.6
5.0
13.0
12.6
12.2
13.8
22.2
21.8
21.4
24.4
39.4
38.5
34.8
43.1
75.3
77.0
73.3
97.9
232.5
224.0
211.8
261.5
Продукты Энтальпия (кДж/кг) при температуре продукта
4 10 15 20 25 30 35
Мясо говяжье,
птица
Баранина
Свинина
Субпродукты
245.5
263.3
234.0
274.3
264.5
255.3
241.7
296.0
280.4
271.2
256.8
312.8
296.8
286.7
272.5
330.6
312.0
301.8
287.7
348.0
329.0
314.0
301.8
366.0
345.0
334.0
317.3
384.0
34
Таблица 9
Энтальпия фруктов (кДж/кг) при температуре продукта
Температура 0 2 3 5 10 12 15 20 21 22
Энтальпия 272 274 280 290 309 317 328 346 350 354
Таблица 10
Теплофизические свойства воздуха
Темпе-
ратура
Энтальпия воздуха (кДж/кг) при
относительной влажности
Плот-
ность
о
С 0 20 40 60 80 100 кг/м
3
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
-35.17
-30.10
-25.03
-20.09
-15.07
-10.04
-5.02
0
5.0
10.04
15.07
20.09
25.03
30.10
35.17
40.19
-35.08
-30.02
-24.92
-19.76
-14.48
-9.25
-3.81
1.88
7.70
13.81
20.34
27.37
35.04
43.54
53.17
63.64
-35.04
-29.89
-24.74
-19.46
-13.90
-8.45
-2.59
3.72
10.38
17.66
25.70
34.75
45.21
53.17
71.17
88.34
-34.96
-29.81
-24.53
-19.13
-13.31
-7.70
-1.33
5.61
13.10
21.47
31.06
42.28
55.26
71.17
90.02
113.04
-34.91
-29.68
-24.32
-18.84
-12.72
-6.90
-0.12
7.49
15.82
25.33
36.42
45.10
65.73
84.99
109.28
139.00
-34.83
-29.56
-24.15
-18.50
-12.14
-6.11
-1.13
8.37
18.54
29.22
41.87
53.17
76.20
99.65
128.54
165.80
1.484
1.453
1.423
1.396
1.368
1.342
1.317
1.293
1.262
1.242
1.226
1.205
1.185
1.165
1.146
1.128
Примечание. Влажность наружного воздуха определяют по
таблице 5 в соответствии со своим вариантом.
Таблица 11
Удельные теплопритоки при открывании дверей, Вт/м
2
Камеры Площадь пола, м
2
до 50 до 150 >150
охлаждения продуктов
хранения охлажденных продуктов
замораживания продуктов
23.0
17.5
18.5
12.0
9.3
9.5
10.0
7.0
7.0
35
Таблица 12
Тепловыделение яблок (Вт/т) при температуре продукта
Температура, °С
0 2 3 5 15 20 21 22
Тепловыделение 19 21 25 31 92 121 125 130
Таблица 13
Технические характеристики аммиачных компрессоров
Макра
компресс
ора
Объем,
описыв.
поршня-
ми, м
3
/с
Кол-во
цилинд-
ров
Диаметр
цилинд-
ров, мм
Ход
поршня,м
м
Частота
враще-
ния вала,
об/с
Стандарт-
ная
холодопро-
изводит-
сть, кВт
П40
П60
П80
П110
П165
П220
0.0284
0.0435
0.0579
0.084
0.129
0.168
4
6
8
4
6
8
76
76
76
115
115
115
66
66
66
82
82
87
25.0
25.0
25.0
24.6
24.6
24.6
39
58.5
78
130
180
261
Таблица 14
Свойства растворов хлористого кальция
Темпе-
ратура
замер-
зания
Теплоем-
кость
С,
Дж/кг·К
Плот-
ность
ρ
,
кг/м
3
Содер-
жание
соли,
%
Темпе-
ратура
замер-
зания
Тепло-
емкость
С,
Дж/кг·К
Плот-
ность
ρ
,
кг/м
3
Содер-
жание
соли,
%
0
-3
-7
-13
-14
-16
-17
-19
-21
4199
3831
3500
3224
3174
3127
3086
3044
3002
1000
1050
1100
1150
1160
1175
1180
1190
1200
0.1
5.9
11.5
16.9
17.6
19.0
19.6
20.9
21.9
-23
-26
-28
-31
-35
-39
-44
-50
-55
2964
2931
2897
2868
2839
2809
2780
2755
2732
1210
1220
1230
1240
1250
1260
1270
1280
1286
22.6
24.0
24.5
25.5
26.8
27.7
28.6
29.4
29.9
Примечание: если расчетная температура замерзания t
а
не
совпадает с табличной, то следует выбрать ближайшее большее
значение (по абсолютной величине), а по нему определить
значения теплоемкости с и плотности
ρ
.
36
Ключевые слова: холодильник, теплоизоляция, теплопритоки,
температура, компрессор, давление, конденсатор, теплообмен,
испаритель, кипение
Подписано в печать 28.02.2002 г. Формат 60х84 1/16
Усл.п.л. 2,09 Тираж 100 экз.Заказ № 62.
Издательство ВСГТУ
670013, г.Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40, в
© ВСГТУ, 2007 г.