Собствено производствоагрегати за течно охлаждане (чилъри) е организиран през 2006 г. Първите агрегати имаха охладителна мощност от 60 kW и бяха сглобени на базата на пластинчати топлообменници. При необходимост те бяха оборудвани с хидравличен модул.

Хидромодулът е топлоизолиран резервоар с капацитет от 500 литра или повече (в зависимост от мощността, така че за инсталация с охладителна мощност от 50-60 kW, капацитетът на резервоара трябва да бъде 1,2-1,5 m3), разделен на специален оформена преграда в два съда с "топла" и "охладена" вода. Помпата на вътрешната верига, вземайки вода от "топлото" отделение на резервоара, я доставя до пластинчатия топлообменник, където тя, преминавайки в противоток с фреон, се охлажда. Охладената вода влиза в другата част на резервоара. Производителността на вътрешната помпа не трябва да бъде по-малка от мощността на помпата на външната верига. Специалната форма на преградата ви позволява да регулирате обема на преливника в широк диапазон с малка промяна в нивото на водата.

Когато се използват като топлоносител на вода, такива инсталации позволяват охлаждането й до +5ºC ÷ +7ºС. Съответно при стандартното изчисление на оборудването температурата на входящата вода (от потребителя) се приема +10ºC ÷ +12ºС. Капацитетът на инсталацията се изчислява въз основа на необходимия воден поток.

Нашето оборудване е оборудвано с многостепенни системи за защита. Пресостатите предпазват компресора от претоварване. Ограничителят за ниско налягане не позволява на кипящия фреон да понижи температурата си под минус 2ºС, предпазвайки пластинчатия топлообменник от възможно замръзване на водата. Инсталираният превключвател на потока ще изключи хладилния компресор, ако възникне въздушна брава, ако тръбопроводите са запушени, ако плочите са замръзнали. Регулаторът на налягането на засмукване поддържа точката на кипене на фреона + 1ºС ± 0,2ºС.

Подобни устройства бяха монтирани от нас за охлаждане на разтвора на саламура за осоляване на сирене в сиренарници, за бързо охлаждане на мляко след пастьоризация в мандри, за плавно понижаване на температурата на водата в басейни в рибопроизводствени (развъдни и отглеждащи) предприятия.

Ако е необходимо да се понижи температурата на охлаждащата течност от +5ºC ÷ +7ºС до отрицателни и близки до нулеви температури, вместо вода като охлаждаща течност се използва разтвор на пропиленгликол. Използва се и ако температурата на околната среда падне под -5ºС или, ако е необходимо, от време на време изключвайте помпата на вътрешния кръг (контур: буферен съд - топлообменник хладилен агрегат).

При изчисляване на оборудването винаги вземаме предвид промените в такива свойства на охлаждащата течност като топлинен капацитет и коефициент на топлопреминаване на повърхността. УСТРОЙСТВО, ПРОЕКТИРАНО ДА РАБОТИ С ВОДА, НЯМА ДА РАБОТИ ПРАВИЛНО, КОГАТО ТОПЛОНОСИТЕЛЯТ СЕ СМЕНИ С ЕТИЛЕН ГЛИКОЛ, ПРОПИЛЕН ГЛИКОЛ ИЛИ РАЗТВОРИ НА САЛАМУРА. И ОБРАТНО .

Парафиновият охладител, сглобен по тази схема, работи заедно с охлаждаща система за охлаждане на въздуха през зимата, с автоматично изключванехладилен компресор.

Имаме опит в проектирането и производството на чилъри за решаване на проблема с охлаждането за кратък период от време, но с висок капацитет на охлаждане. Например, цех за получаване на мляко изисква инсталации с работно време от 2 часа / ден за охлаждане на 20 тона мляко през това време от +25ºC ÷ +30ºС до +6ºC ÷ +8ºС. Това е така нареченият проблем на импулсното охлаждане.

Когато се поставя задачата за импулсно охлаждане на продуктите, е икономически целесъобразно да се произвежда охладител със студен акумулатор. Стандартно извършваме такива инсталации както следва:

А) Изработва се топлоизолиран резервоар с обем 125-150% от изчисления буферен капацитет, напълнен с вода на 90%;

Б) Вътре в него е поставен изпарител, изработен от огънати медни тръбопроводи или метални пластини с фрезовани вътре канали;

Подавайки фреон с температура -17ºC ÷ -25ºС, ние осигуряваме замръзване на лед с необходимата дебелина. Водата, идваща от потребителя, се охлажда в резултат на топенето на леда. Барботирането се използва за увеличаване на скоростта на топене.

Такава система позволява използването на хладилни агрегати с капацитет 5÷10 пъти по-малък от големината на импулсната мощност на хладилния товар. В същото време трябва да се разбере, че температурата на водата в резервоара може да се различава значително от 0ºС, тъй като скоростта на топене на лед във вода с температура дори +5ºС е много ниска. Също така, недостатъците на тази система включват голямото тегло и размери на резервоара с изпарителя, което се обяснява с необходимостта от осигуряване на голяма топлообменна площ на границата лед/вода.

Ако е необходимо да се използва вода с близка до нулева температура (0ºС ÷ +1ºС) като топлоносител, без възможност за използване на пропилей гликол, етилен гликол или саламура вместо това (например течове в системата или изисквания на SANPiN), ние произвеждаме чилъри, използвайки филмови топлообменници.

При такава система водата, идваща от потребителя, преминавайки през специална система от колектори и дюзи, равномерно измива големи по площ метални плочи, охладени с фреон до минус 5ºС. Течейки надолу, част от водата замръзва върху плочите, образувайки тънък филм от лед, останалата част от водата, стичаща се по този филм, се охлажда до необходимата температура и се събира в топлоизолиран резервоар, разположен под плочите, от където влиза в потребителя.

Такива системи имат строги изисквания за нивото на съдържание на прах в помещението, където е монтиран резервоарът на изпарителя и по очевидни причини изискват повече високо нивотавани. Те се характеризират с най-големи размери и цена.

Нашата фирма ще реши всяка поставена от вас задача за течно охлаждане. Ще монтираме (или изберем готова) инсталация с оптимален принцип на работа и минимални разходи както за самата инсталация, така и за нейната експлоатация.

При изчисляване на проектирания изпарител се определя неговата топлопреносна повърхност и обемът на циркулиращия солен разтвор или вода.

Топлообменната повърхност на изпарителя се намира по формулата:

където F е топлообменната повърхност на изпарителя, m2;

Q 0 - капацитет на охлаждане на машината, W;

Dt m - за кожухотръбни изпарители, това е средната логаритмична разлика между температурите на хладилния агент и точката на кипене на хладилния агент, а за панелните изпарители, аритметичната разлика между температурите на изходящия солен разтвор и точката на кипене на хладилния агент, 0 С;

е плътността на топлинния поток, W/m2.

За приблизителни изчисления на изпарителите се използват стойностите на коефициента на топлопреминаване, получени емпирично в W / (m 2 × K):

за амонячни изпарители:

кожух и тръба 450 – 550

панел 550 – 650

за фреонови кожухотръбни изпарители с ребра 250 - 350.

Средната логаритмична разлика между температурите на хладилния агент и точката на кипене на хладилния агент в изпарителя се изчислява по формулата:

(5.2)

където t P1 и t P2 са температурите на охлаждащата течност на входа и изхода на изпарителя, 0 С;

t 0 - точка на кипене на хладилния агент, 0 С.

За панелните изпарители, поради големия обем на резервоара и интензивната циркулация на хладилния агент, средната му температура може да се приеме равна на температурата на изхода на резервоара t P2. Следователно за тези изпарители

Обемът на циркулиращата охлаждаща течност се определя по формулата:

(5.3)

където V R е обемът на циркулиращата охлаждаща течност, m 3 / s;

с Р е специфичният топлинен капацитет на саламурата, J/(kg× 0 С);

r Р – плътност на разсола, kg/m 3 ;

t Р2 и t Р1 - температурата на охлаждащата течност съответно на входа на хладилното пространство и на изхода от него, 0 С;

Q 0 - капацитет на охлаждане на машината.

Стойностите на c Р и r Р се намират според референтните данни за съответната охлаждаща течност в зависимост от нейната температура и концентрация.

Температурата на хладилния агент по време на преминаването му през изпарителя се понижава с 2 - 3 0 С.

Изчисляване на изпарители за охлаждане на въздуха в хладилници

За да разпределите изпарителите, включени в пакета на охладителя, определете необходимата топлообменна повърхност по формулата:

където SQ е общият приток на топлина към камерата;

K - коефициент на топлопреминаване на камерното оборудване, W / (m 2 × K);

Dt е изчислената температурна разлика между въздуха в камерата и средната температура на охлаждащата течност по време на охлаждане на солевия разтвор, 0 С.

Коефициентът на топлопреминаване за батерията е 1,5–2,5 W / (m 2 K), за въздушни охладители - 12–14 W / (m 2 K).

Очаквана температурна разлика за батерии - 14–16 0 С, за въздушни охладители - 9–11 0 С.

Броят на охлаждащите устройства за всяка камера се определя по формулата:

където n е необходимият брой охладителни устройства, бр.;

f е топлообменната повърхност на една батерия или въздушен охладител (приема се въз основа на технически спецификацииавтомобили).

Кондензатори

Има два основни типа кондензатори: с водно охлаждане и с въздушно охлаждане. В хладилните агрегати с голям капацитет се използват и кондензатори с водно-въздушно охлаждане, наречени изпарителни кондензатори.

В хладилни агрегати за търговски хладилна техниканай-често се използват кондензатори с въздушно охлаждане. В сравнение с кондензатора с водно охлаждане, те са икономични при работа, по-лесни за инсталиране и работа. Хладилните агрегати с кондензатори с водно охлаждане са по-компактни от тези с кондензатори с въздушно охлаждане. Освен това създават по-малко шум по време на работа.

Кондензаторите с водно охлаждане се отличават по естеството на движението на водата: тип поток и напояване, а по конструкция - кожух и намотка, двутръбен и кожухотръбен.

Основният тип са хоризонталните кожухотръбни кондензатори (фиг. 5.3). В зависимост от вида на хладилния агент има някои разлики в конструкцията на амонячните и фреонови кондензатори. По отношение на размера на топлообменната повърхност амонячните кондензатори покриват диапазон от около 30 до 1250 m 2, а фреоновите - от 5 до 500 m 2. Освен това се произвеждат амонячни вертикални кожухотръбни кондензатори с топлообменна повърхност от 50 до 250 m 2 .

Кожухотръбните кондензатори се използват в машини със среден и голям капацитет. Горещите пари на хладилния агент навлизат през тръба 3 (фиг. 5.3) в пръстеновидното пространство и кондензират върху външна повърхностпакет от хоризонтални тръби.

Охлаждащата вода циркулира в тръбите под налягането на помпата. Тръбите се разширяват в тръбни платна, затворени отвън с водни капаци с прегради, които създават няколко хоризонтални прохода (2-4-6). Водата влиза през тръба 8 отдолу и излиза през тръба 7. На същия воден капак има клапан 6 за изпускане на въздух от водното пространство и клапан 9 за източване на вода при ревизия или ремонт на кондензатора.

Фиг.5.3 - Хоризонтални кожухотръбни кондензатори

Отгоре на апарата има предпазен клапан 1, свързващ пръстеновидното пространство на амонячния кондензатор с тръбопровода, изведен отвън, над билото на покрива на най-високата сграда в радиус от 50 м. части от апарата. Отдолу към тялото е заварен маслен картер с разклонителна тръба 11 за източване на маслото. Нивото на течния хладилен агент в долната част на корпуса се контролира от индикатор за ниво 12. По време на нормална работа целият течен хладилен агент трябва да изтече в приемника.

В горната част на корпуса има клапан 5 за изпускане на въздух, както и разклонителна тръба за свързване на манометър 4.

Вертикалните кожухотръбни кондензатори се използват в амонячни охладители с голям капацитет, те са проектирани за топлинен товар от 225 до 1150 kW и се монтират извън машинното помещение, без да заемат неговата използваема площ.

Наскоро се появиха пластинчати кондензатори. Високата интензивност на топлообмен в пластинчатите кондензатори, в сравнение с кожухотръбните кондензатори, позволява при същото топлинно натоварване да се намали консумацията на метал в апарата с около половината и да се увеличи неговата компактност с 3–4 пъти.

Въздухкондензаторите се използват главно в машини с малка и средна производителност. Според характера на движението на въздуха те се разделят на два вида:

Със свободно движение на въздуха; такива кондензатори се използват в машини с много ниска производителност (до около 500 W), използвани в домашни хладилници;

С принудително движение на въздуха, т.е. с издухване на топлообменната повърхност с помощта на аксиални вентилатори. Този тип кондензатор е най-приложим в машини с малък и среден капацитет, но поради недостига на вода, те все повече се използват в машини с голям капацитет.

Кондензаторите от въздушен тип се използват в хладилни агрегати със салникова кутия, безуплътнителни и херметични компресори. Дизайнът на кондензатора е същият. Кондензаторът се състои от две или повече секции, свързани последователно с намотки или паралелно с колектори. Секциите са прави или U-образни тръби, сглобени в намотка с помощта на намотки. Тръби - стоманени, медни; ребра - стомана или алуминий.

Кондензаторите с принудителен въздух се използват в търговски хладилни агрегати.

Изчисляване на кондензатори

При проектирането на кондензатор изчислението се свежда до определяне на неговата топлопреносна повърхност и (ако е с водно охлаждане) количеството консумирана вода. На първо място се изчислява действителното топлинно натоварване на кондензатора.

където Q k е действителното топлинно натоварване на кондензатора, W;

Q 0 - охладителна мощност на компресора, W;

N i - индикаторна мощност на компресора, W;

N e е ефективната мощност на компресора, W;

h m - механична ефективност на компресора.

В агрегати с херметични или безмоторни компресори термичното натоварване на кондензатора трябва да се определи по формулата:

(5.7)

където N e е електрическата мощност на клемите на двигателя на компресора, W;

h e - ефективност на електродвигателя.

Топлообменната повърхност на кондензатора се определя по формулата:

(5.8)

където F е площта на топлообменната повърхност, m 2;

k - коефициент на топлопреминаване на кондензатора, W / (m 2 × K);

Dt m е средната логаритмична разлика между температурите на кондензация на хладилния агент и охлаждащата вода или въздух, 0 С;

q F е плътността на топлинния поток, W/m 2 .

Средната логаритмична разлика се определя по формулата:

(5.9)

където t in1 е температурата на водата или въздуха на входа на кондензатора, 0 C;

t v2 - температура на водата или въздуха на изхода на кондензатора, 0 С;

t k - температура на кондензация на хладилния агрегат, 0 С.

Коефициенти на топлопреминаване различни видовекондензатори са дадени в табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Коефициенти на топлопреминаване на кондензатори

Поливане за амоняк

Изпарител за амоняк

Въздушно охлаждане (с принудителна циркулация на въздуха) за хладилни агенти

800…1000 460…580 * 700…900 700…900 465…580 20…45 *

Стойности Да сеопределени за оребрена повърхност.

Където изпарителят е проектиран да охлажда течност, а не въздух.

Изпарителят в охладителя може да бъде от няколко вида:

• ламеларен
• тръба - потопяема
• кожух и тръба.

Най-често тези, които желаят, събират охладител сами, използвайте потопяем - усукан изпарител, като най-евтиният и лесен вариант, който можете да направите сами. Въпросът е основно правилно производствоизпарител, спрямо мощността на компресора, изборът на диаметъра и дължината на тръбата, от която ще бъде направен бъдещият топлообменник.

За да изберете тръба и нейното количество, е необходимо да използвате изчисление за топлотехника, което лесно можете да намерите в Интернет. За производство на чилъри с мощност до 15 kW, с усукан изпарител, най-приложими са следните диаметри на медни тръби 1/2; 5/8; 3/4. Тръбите с голям диаметър (от 7/8) са много трудни за огъване без специални машини, така че не се използват за усукани изпарители. Най-оптималната по отношение на лекота на работа и мощност на 1 метър дължина е тръба 5/8. В никакъв случай не трябва да се допуска приблизително изчисляване на дължината на тръбата. Ако не е правилно да се направи изпарителя на чилъра, тогава няма да е възможно да се постигне нито желаното прегряване, нито желаното преохлаждане, нито налягането на кипене на фреона, в резултат на това чилърът няма да работи ефективно или няма да охлажда изобщо.

Също така, още един нюанс, тъй като охладената среда е вода (най-често), точката на кипене, когато (използвайки вода) не трябва да бъде по-ниска от -9C, с делта не повече от 10K между точката на кипене на фреона и температура на охладената вода. В тази връзка аварийният превключвател за ниско налягане също трябва да бъде настроен на аварийна маркировка не по-ниска от налягането на използвания фреон, при неговата точка на кипене -9C. В противен случай, ако сензорът на контролера има грешка и температурата на водата падне под +1C, водата ще започне да замръзва върху изпарителя, което ще намали, а с течение на времето ще намали неговата топлообменна функция почти до нула - охладителят на водата няма да работят правилно.

Площта на топлоотделящата повърхност на изпарителя F, m 2, се определя по формулата:

където е топлинният поток в изпарителя, W

k - коефициент на топлопреминаване на изпарителя, W / (m 2 * K), зависи от вида на изпарителя;

Средната логаритмична разлика между температурите на кипящия фреон и охладената среда;

- специфичен топлинен поток, равен на 4700 W / m 2

Дебитът на охлаждащата течност, необходим за отстраняване на топлинните потоци, се определя по формулата:

Където с -топлинен капацитет на охладената среда: за вода 4,187 kJ / (kg * ° С), за саламура, топлинният капацитет се взема съгласно специални таблици в зависимост от температурата му на замръзване, която се приема 5-8 ° С под точката на кипене на хладилен агент t 0 за отворени системи и 8 -10°С под T 0 за затворени системи;

ρ r - плътност, SCR охлаждаща течност, kg/m 3 ;

Δ T Р - температурна разлика на охлаждащата течност на входа и изхода на изпарителя, °C.

За условия на климатизация при наличие на пръскащи камери за напояване се използват схеми за разпределение на водния поток. Съгласно това Δt p се определя като температурна разлика на изхода на шахтата на напоителната камера T т. к и на изхода на изпарителя T х :.

8. Избор на кондензатор

Изчисляването на кондензатора се свежда до определяне на площта на топлопреносната повърхност, според която се избират един или повече кондензатори с обща повърхност, равна на изчислената (маржът на повърхността е не повече от + 15%) .

1. Теоретичният топлинен поток в кондензатора се определя от разликата в специфичните енталпии в теоретичния цикъл, със или без преохлаждане в кондензатора:

а) топлинният поток, като се вземе предвид преохлаждането в кондензатора, се определя от разликата в специфичните енталпии в теоретичния цикъл:

б) топлинен поток без отчитане на преохлаждането в кондензатора и при липса на регенеративен топлообменник

Общо топлинно натоварване, като се вземе предвид топлинният еквивалент на мощността, консумирана от компресора за компресиране на хладилния агент (действителен топлинен поток):

2. Определя се средната логаритмична температурна разлика θav между кондензиращия хладилен агент и охлаждащата среда на кондензатора, °С:

където е температурната разлика в началото на топлообменната повърхност (голяма температурна разлика), 0 С:

Температурна разлика в края на топлообменната повърхност (по-малка температурна разлика), 0 С:

3. Намерете специфичния топлинен поток:

където k е коефициентът на топлопреминаване, равен на 700 W / (m 2 * K)

4. Площта на топлообменната повърхност на кондензатора:

5. Дебит на охлаждащата течност на кондензатора:

където е общият топлинен поток в кондензатора от всички групи компресори, kW;

с -специфична топлина на охлаждащата среда на кондензатора (вода, въздух), kJ/(kg*K);

ρ е плътността на охлаждащата среда на кондензатора, kg/m 3 ;

- нагряване на средата, охлаждаща кондензатора, °С:

1.1 - коефициент на безопасност (10%), като се вземат предвид непродуктивните загуби.

Според водния поток, като се вземе предвид необходимото налягане, се избира помпа за циркулационна вода с необходимия капацитет. Не забравяйте да осигурите резервна помпа.

9. Избор на основните хладилни агрегати

Изборът на хладилна машина се извършва по един от трите метода:

Според описания обем на компресора включен в машината;

Според графиките на хладилната мощност на машината;

Съгласно табличните стойности на охладителната мощност на машината, дадени в техническата характеристика на продукта.

Първият метод е подобен на този, използван за изчисляване на едностепенен компресор: определя се необходимият обем, описан от буталата на компресора, и след това, според таблиците с технически характеристики, се избира машина или няколко машини, така че действителната стойност от обема, описан от буталата, е с 20-30% повече от полученото изчисление.

При избора на хладилна машина по третия метод е необходимо охладителната способност на машината, изчислена за работните условия, да се приведе до условията, при които е дадена в таблицата с характеристики, т.е. до стандартните условия.

След избор на марката на уреда (според охладителната мощност, намалена до стандартни условия), е необходимо да се провери дали топлообменната повърхност на изпарителя и кондензатора е достатъчна. Ако площта на топлообменната повърхност на устройствата, посочени в техническата спецификация, е равна или малко по-голяма от изчислената, машината е избрана правилно. Ако например повърхността на изпарителя се окаже по-малка от изчислената, е необходимо да зададете нова стойност за температурната разлика (по-ниска температура на изпарение) и след това да проверите дали производителността на компресора е достатъчна при новата температура на изпаряване.

Приемаме охладител с водно охлаждане на марката York YCWM с капацитет на охлаждане от 75 kW.

Задача 1

Потокът от горещ продукт, напускащ реактора, трябва да се охлади от началната температура t 1n = 95°C до крайната температура t 1k = 50°C, за това той се изпраща в хладилник, където се подава вода с начална температура t 2n = 20°C. Изисква се да се изчисли ∆t cf в условията на противоток и противоток в хладилника.

Решение: 1) Крайната температура на охлаждащата вода t 2k в условията на едновременно движение на топлоносителите не може да надвишава стойността на крайната температура на горещата охлаждаща течност (t 1k = 50 ° C), така че приемаме стойността t 2k = 40°C.

Изчислете средните температури на входа и изхода на хладилника:

∆t n cf = 95 - 20 = 75;

∆t до cf = 50 - 40 = 10

∆tav = 75 - 10 / ln(75/10) = 32,3 °C

2) Крайната температура на водата в противотока ще бъде същата като в директния поток на топлоносителите t 2k = 40°C.

∆t n cf = 95 - 40 = 55;

∆t до cf = 50 - 20 = 30

∆tav = 55 - 30 / ln(55/30) = 41,3°C

Задача 2.

Като използвате условията на задача 1, определете необходимата топлообменна повърхност (F) и дебита на охлаждащата вода (G). Консумация на горещ продукт G = 15000 kg/h, неговият топлинен капацитет C = 3430 J/kg deg (0,8 kcal kg deg). Охлаждащата вода има следните стойности: топлинен капацитет c = 4080 J / kg deg (1 kcal kg deg), коефициент на топлопреминаване k = 290 W / m 2 deg (250 kcal / m 2 * deg).

Решение: Използвайки уравнението на топлинния баланс, получаваме израз за определяне на топлинния поток при нагряване на студената охлаждаща течност:

Q \u003d Q gt \u003d Q xt

откъдето: Q \u003d Q gt \u003d GC (t 1n - t 1k) = (15000/3600) 3430 (95 - 50) \u003d 643125 W

Като t 2k \u003d 40 ° C, намираме скоростта на потока на студената охлаждаща течност:

G \u003d Q / c (t 2k - t 2n) \u003d 643125 / 4080 (40 - 20) \u003d 7,9 kg / s = 28 500 kg / h

Необходима топлообменна повърхност

за преден поток:

F \u003d Q / k ∆t cf \u003d 643125 / 290 32,3 \u003d 69 m 2

с противоток:

F \u003d Q / k ∆t cf \u003d 643125 / 290 41,3 \u003d 54 m 2

Задача 3

При производството газът се транспортира през стоманен тръбопровод с външен диаметър d 2 \u003d 1500 mm, дебелина на стената δ 2 \u003d 15 mm, топлопроводимост λ 2 \u003d 55 W / m·deg. Вътре тръбопроводът е облицован с шамотни тухли, чиято дебелина е δ 1 = 85 mm, топлопроводимост λ 1 = 0,91 W/m·deg. Коефициентът на топлопреминаване от газа към стената α 1 = 12,7 W / m 2 · deg, от външната повърхност на стената към въздуха α 2 = 17,3 W / m 2 · deg. Необходимо е да се намери коефициентът на топлопреминаване от газ към въздух.

Решение: 1) Определете вътрешния диаметър на тръбопровода:

d 1 \u003d d 2 - 2 (δ 2 + δ 1) = 1500 - 2 (15 + 85) \u003d 1300 mm \u003d 1,3 m

среден диаметър на облицовката:

d 1 cf \u003d 1300 + 85 \u003d 1385 mm \u003d 1,385 m

среден диаметър на стената на тръбата:

d 2 cf \u003d 1500 - 15 \u003d 1485 mm \u003d 1,485 m

Изчислете коефициента на топлопреминаване по формулата:

k = [(1/α 1) (1/d 1) + (δ 1 /λ 1) (1/d 1 sr)+(δ 2 /λ 2) (1/d 2 sr)+( 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 \u003d 5,4 W / m 2 град

Задача 4

В еднопроходен кожухотръбен топлообменник метанолът се нагрява с вода от начална температура от 20 до 45 °C. Водният поток се охлажда от 100 до 45 °C. Тръбният сноп на топлообменника съдържа 111 тръби, като диаметърът на една тръба е 25x2,5 mm. Скоростта на потока на метиловия алкохол през тръбите е 0,8 m/s (w). Коефициентът на топлопреминаване е равен на 400 W/m 2 deg. Определете общата дължина на тръбния сноп.

Нека определим средната температурна разлика на топлоносителите като средна логаритмична.

∆t n cf = 95 - 45 = 50;

∆t до cf = 45 - 20 = 25

∆tav = 45 + 20 / 2 = 32,5°C

Нека определим масовия дебит на метиловия алкохол.

G cn \u003d n 0,785 d int 2 w cn ρ cn \u003d 111 0,785 0,02 2 0,8 \u003d 21,8

ρ cn \u003d 785 kg / m 3 - плътността на метиловия алкохол при 32,5 ° C е намерена от референтната литература.

След това определяме топлинния поток.

Q \u003d G cn ​​​​c cn (t c cn - t n cn) \u003d 21,8 2520 (45 - 20) \u003d 1,373 10 6 W

c cn \u003d 2520 kg / m 3 - топлинният капацитет на метилов алкохол при 32,5 ° C е намерен от референтната литература.

Нека определим необходимата топлообменна повърхност.

F \u003d Q / K∆t cf \u003d 1,373 10 6 / (400 37,5) \u003d 91,7 m 3

Нека изчислим общата дължина на тръбния сноп от средния диаметър на тръбите.

L \u003d F / nπd cf \u003d 91,7 / 111 3,14 0,0225 \u003d 11,7 m.

Задача 5

Пластинчат топлообменник се използва за загряване на потока от 10% разтвор на NaOH от 40°C до 75°C. Разходът на натриев хидроксид е 19000 kg/h. Като нагревател се използва кондензат на водни пари, разходът му е 16000 kg/h, началната температура е 95 ° C. Вземете коефициента на топлопреминаване, равен на 1400 W / m 2 deg. Необходимо е да се изчислят основните параметри на пластинчатия топлообменник.

Решение: Намерете количеството предадена топлина.

Q \u003d G p с p (t k p - t n p) \u003d 19000/3600 3860 (75 - 40) \u003d 713 028 W

От уравнението на топлинния баланс определяме крайната температура на кондензата.

t до x \u003d (Q 3600 / G до c до) - 95 \u003d (713028 3600) / (16000 4190) - 95 \u003d 56,7 ° C

с р,к - топлинен капацитет на разтвор и кондензат, определен от референтни материали.

Определяне на средните температури на топлоносителите.

∆t n cf = 95 - 75 = 20;

∆t до cf = 56,7 - 40 = 16,7

∆tav = 20 + 16,7 / 2 = 18,4°C

Определяме напречното сечение на каналите, за изчислението вземаме масовата скорост на кондензата W c = 1500 kg/m 2 ·sec.

S \u003d G / W \u003d 16000/3600 1500 \u003d 0,003 m 2

Приемайки ширината на канала b = 6 mm, намираме ширината на спиралата.

B = S/b = 0,003/ 0,006 = 0,5 m

Нека прецизираме раздела на канала

S \u003d B b \u003d 0,58 0,006 \u003d 0,0035 m 2

и масов дебит

W p \u003d G p / S \u003d 19000 / 3600 0,0035 \u003d 1508 kg / m 3 s

W до \u003d G до / S \u003d 16000 / 3600 0,0035 \u003d 1270 kg / m 3 s

Определянето на топлообменната повърхност на спираловиден топлообменник се извършва по следния начин.

F \u003d Q / K∆t cf \u003d 713028 / (1400 18,4) \u003d 27,7 m 2

Определете работната дължина на спиралата

L \u003d F / 2B \u003d 27,7 / (2 0,58) \u003d 23,8 m

t = b + δ = 6 + 5 = 11 mm

За да се изчисли броят на завъртанията на всяка спирала, е необходимо да се вземе първоначалният диаметър на спиралата въз основа на препоръките d = 200 mm.

N \u003d (√ (2L / πt) + x 2) - x = (√ (2 23,8 / 3,14 0,011) + 8,6 2) - 8,6 \u003d 29,5

където x \u003d 0,5 (d / t - 1) \u003d 0,5 (200/11 - 1) \u003d 8,6

Външният диаметър на спиралата се определя по следния начин.

D = d + 2Nt + δ = 200 + 2 29,5 11 + 5 = 860 mm.

Задача 6

Определете хидравличното съпротивление на топлоносителите, създадени в четириходов пластинчат топлообменник с дължина на канала 0,9 m и еквивалентен диаметър 7,5 · 10 -3, когато бутилов алкохол се охлажда с вода. Бутиловият алкохол има следните характеристики: разход G = 2,5 kg/s, скорост W = 0,240 m/s и плътност ρ = 776 kg/m 3 (критерий на Reynolds Re = 1573 > 50). Охлаждащата вода има следните характеристики: дебит G = 5 kg/s, скорост W = 0,175 m/s и плътност ρ = 995 kg/m 3 (критерий на Рейнолдс Re = 3101 > 50).

Решение: Да определим коефициента на местно хидравлично съпротивление.

ζ bs = 15/Re 0,25 = 15/1573 0,25 = 2,38

ζ in \u003d 15 / Re 0,25 \u003d 15/3101 0,25 \u003d 2,01

Нека уточним скоростта на движение на алкохола и водата във фитингите (приемаме d бр = 0,3 m)

W pcs \u003d G bs / ρ bs 0,785d pcs 2 \u003d 2,5 / 776 0,785 0,3 2 = 0,05 m / s по-малко от 2 m / s, следователно може да се пренебрегне.

W pcs \u003d G in / ρ in 0,785d pcs 2 = 5/995 0,785 0,3 2 = 0,07 m / s по-малко от 2 m / s, следователно може да се пренебрегне.

Нека определим стойността на хидравличното съпротивление за бутилов алкохол и охлаждаща вода.

∆Р bs = xζ ( л/д) (ρ bs w 2 /2) \u003d (4 2,38 0,9 / 0,0075) (776 0,240 2 / 2) \u003d 25532 Pa

∆Р in = xζ ( л/д) (ρ в w 2 /2) \u003d (4 2,01 0,9 / 0,0075) (995 0,175 2 / 2) \u003d 14699 Pa.