V. Тепловой расчёт испарителя.

1) Средний температурный напор в испарителе:

Dt_б = -5-(-16) = 11 ^оС; Dt_м = -10-(-16) = 6 ^оС

2) Ориентировочная плотность теплового потока в кожухотрубных рассольных испарителях на фреоне 22, отнесённого к наружной поверхности накатанных медных труб ([2], стр. 116):

q₂ ≈ 5500 Вт/м²

3) Ориентировочная поверхность теплообмена испарителя:

F_и = Q_о / q₂ = 160*10³/5500 = 29,09м².

Выбираем для установки горизонтальный кожухотрубный испаритель типа ИТР-35 с наружным накатанным оребрением на медных трубах ([3], стр. 151):

· поверхность теплообмена (наружная) F_н = 35 м²;

· число труб и длина кожуха n = 145; L = 1940 мм;

· коэффициент оребрения К_ор = 3,4;

· число рядов по высоте m = 14;

· число ходов z = 4;

· внутренний диаметр труб d₁ = 0,013 м;

· диаметр условного прохода по рассолу d_у = 0.05 м;

· проходное сечение для рассола f₁ = n_*p_*d₁²/(4_*z) = 0,0048 м²;

· внутренний диаметр обечайки корпуса D₁ = 426 мм.

4) Средняя теплоотдача при кипении R22 на многорядном пучке может быть определена по формуле, предложенной А.А.Козыревым ([3], стр. 38):

a₂ = 100_*q₂^0.28_*Р_о^0,3_*m ^0,2 = 100*4571,42^0,28*2,856^0,3*14^0,2 = 2459 Вт/(м²_*К).

где q₂ = Q_o/F_н = 160000/35 = 4571,42 Вт/м² -уточнённый тепловой поток;

Р_о = 2,856 бар -давление в испарителе.

Можно считать, что на всей оребренной поверхности коэффициент теплоотдачи один и тот же a₂ = 2459 Вт/(м²_*К), так как коэффициент эффективности накатанных ребер на медных трубах составляет Е = 0,99 (см. расчёт конденсатора).

5) Теплоотдача при течении рассола внутри труб.

Теплофизические свойства рассола (раствор хлористого кальция с концентрацией 20,9 % и температурой замерзания 19,2^оС) при средней температуре t_р = -12 ^оС ([1], стр. 174):

Pr_ж = 28,9; Pr_с = 32,62; n₁ = 4,25*10^-6 м²/с; l₁ = 0,527 Вт/(м*К);

с_р = 3,014 кДж/(кг*К); r_р = 1190 кг/м³ – число Прандтля (при температуре жидкости и стенки, соответственно), кинематическая вязкость, теплопроводность, теплоёмкость и плотность.

Массовый расход рассола:

G_р = Q_о/(с_р*Dt_р) = 160/(3,014*5) = 10,61 кг/с,

где Dt_р = t_р1 – t_р2 = -5-(-10) = 5 ^оС.

Скорость рассола в трубах:

W₁ = G_р /(r_р* f₁) = 10,61/(1190*0,0048) = 1,857 м/с.

Число Рейнольдса в трубах:

Re₁ = W_1*d₁/n₁ = 1,857*0,013/(4,25*10^-6) = 5680,23 >> 2000.

Коэффициент теплоотдачи можно рассчитать как при турбулентном течении внутри труб по формуле ([8] стр. 186):

Nu₁ = 0,021_* Re₁^0,8_* Pr_ж ^0.43_*(Pr_ж / Pr_с)^0,25

Nu₁ = 0,021_* 1008_* 4,24*0,97= 87

a₁ = Nu_1*l₁/d₁ = 3529,93 Вт/(м²_*К).

12) Коэффициент теплопередачи, отнесенный к оребрённой поверхности:

К₂ = » = 730 Вт/(м²_*К).

13) Плотность теплового потока, отнесённая к наружной поверхности:

q₂ = К₂*Dt_ср = 730*8,25 = 6022,5 Вт/м².

14) Расчётная наружная поверхность теплообмена:

F_н = Q_о / q₂ = 160*10³/6022,5 = 26,56 м².

Можно считать, что испаритель ИТР-35 выбран правильно.

Дата добавления: 2015-07-12