تولید خودواحدهای خنک کننده مایع (چیلر) در سال 2006 تاسیس شدند. واحدهای اول دارای ظرفیت خنک کننده 60 کیلووات بودند و بر اساس مبدل های حرارتی صفحه ای مونتاژ شدند. در صورت لزوم، آنها به یک ماژول هیدرولیک مجهز شدند.
هیدرومدول یک مخزن عایق حرارتی با ظرفیت 500 لیتر است (بسته به قدرت، بنابراین برای نصب با ظرفیت خنک کننده 50-60 کیلو وات ظرفیت مخزن باید 1.2-1.5 متر مکعب باشد) توسط یک پارتیشن شکل خاص به دو قسمت تقسیم می شود. ظروف آب "گرم" و "خنک". پمپ مدار داخلی، آب را از محفظه "گرم" مخزن می گیرد، آن را به مبدل حرارتی صفحه می رساند، جایی که خنک می شود و در جریان مخالف با فریون عبور می کند. آب خنک شده به قسمت دیگری از مخزن جریان می یابد. ظرفیت پمپ داخلی نباید کمتر از ظرفیت پمپ مدار خارجی باشد. شکل خاص پارتیشن به شما امکان می دهد حجم سرریز را در محدوده وسیعی با تغییر جزئی در سطح آب تنظیم کنید.
هنگام استفاده از آب به عنوان خنک کننده، چنین تاسیساتی اجازه می دهد تا آن را تا +5 درجه سانتیگراد ÷ +7 درجه سانتیگراد خنک کنید. بر این اساس، در محاسبات تجهیزات استاندارد، دمای آب ورودی (از مصرف کننده) 10+ ÷ +12 درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود. توان نصب بر اساس دبی آب مورد نیاز محاسبه می شود.
تجهیزات ما مجهز به سیستم های حفاظتی چند مرحله ای است. سوئیچ های فشار از کمپرسور در برابر اضافه بار محافظت می کنند. محدود کننده فشار کم اجازه نمی دهد فریون در حال جوش، دمای خود را به زیر منفی 2ºC کاهش دهد و مبدل حرارتی صفحه را از یخ زدن احتمالی آب محافظت می کند. فلوسوئیچ نصب شده در صورت بروز قفل هوا، گرفتگی خطوط لوله یا یخ زدن صفحات، کمپرسور تبرید را خاموش می کند. تنظیم کننده فشار مکش نقطه جوش فریون را +1ºС ± 0.2ºС حفظ می کند.
ما دستگاه های مشابهی را برای خنک کردن محلول حمام آب نمک برای نمک زدن پنیر در کارخانه های پنیرسازی، برای خنک کردن سریع شیر پس از پاستوریزه کردن در لبنیات، برای کاهش هموار دمای آب در استخرهای کارخانه های تولید (پرورش و پرورش) ماهی نصب کردیم.
در صورت نیاز به کاهش دمای مایع خنک کننده از +5ºC ÷ +7ºС به دمای منفی و نزدیک به صفر، به جای آب از محلول پروپیلن گلیکول به عنوان خنک کننده استفاده می شود. همچنین در صورت کاهش دمای محیط به زیر 5- درجه سانتیگراد، یا در صورت لزوم، هر از گاهی پمپ مدار داخلی را خاموش کنید (مدار: مخزن بافر - مبدل حرارتی) استفاده می شود. واحد تبرید).
هنگام محاسبه تجهیزات، ما لزوماً تغییرات در خواص خنک کننده مانند ظرفیت گرما و ضریب انتقال حرارت سطح را در نظر می گیریم. هنگامی که مایع خنک کننده با محلول های اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول یا آب نمک جایگزین شود، تاسیساتی که برای کار با آب طراحی شده است، نادرست عمل می کند. و بالعکس .
واحد خنک کننده پارافین که طبق این طرح مونتاژ شده است، در زمستان با سیستم خنک کننده خنک کننده هوا کار می کند. خاموش شدن خودکارکمپرسور تبرید
ما تجربه طراحی و ساخت چیلرهایی برای رفع مشکل سرمایش در مدت زمان کوتاه اما با ظرفیت خنک کنندگی بالا را داریم. به عنوان مثال، یک فروشگاه دریافت شیر نیاز به تاسیساتی با زمان کارکرد 2 ساعت در روز دارد تا در این مدت 20 تن شیر را از +25 درجه سانتیگراد ÷ +30 درجه سانتیگراد تا +6 درجه سانتیگراد ÷ +8 درجه سانتیگراد خنک کند. این به اصطلاح مشکل خنک کننده پالسی است.
هنگام تنظیم مشکل خنک کننده پالسی محصولات، ساخت چیلر با باتری سرد از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. به عنوان یک استاندارد، ما چنین تنظیماتی را به شرح زیر انجام می دهیم:
الف) یک مخزن عایق حرارتی با حجم 125-150٪ از ظرفیت بافر محاسبه شده ساخته شده است که 90٪ با آب پر شده است.
ب) اواپراتور ساخته شده از خطوط لوله مسی خمیده یا صفحات فلزی با شیارهای آسیاب شده در داخل آن قرار می گیرد.
با تامین فریون در دمای -17ºC ÷ -25ºC از انجماد یخ به ضخامت لازم اطمینان حاصل می کنیم. آب دریافتی از مصرف کننده در اثر ذوب یخ خنک می شود. حباب برای افزایش سرعت ذوب استفاده می شود.
چنین سیستمی امکان استفاده از واحدهای تبرید با توان 5-10 برابر کمتر از مقدار توان پالس بار تبرید را فراهم می کند. باید درک کرد که دمای آب در مخزن می تواند به طور قابل توجهی از 0 درجه سانتیگراد متفاوت باشد، زیرا سرعت ذوب یخ در آب با دمای حتی +5 درجه سانتیگراد بسیار کم است. همچنین، از معایب این سیستم می توان به وزن و اندازه بزرگ مخزن با اواپراتور اشاره کرد که با نیاز به ایجاد یک منطقه تبادل حرارتی بزرگ در رابط یخ/آب توضیح داده می شود.
در صورت لزوم استفاده از آب با دمای نزدیک به صفر (0ºС÷+1ºС) به عنوان خنک کننده، بدون امکان استفاده از محلول های پروپیلن گلیکول، اتیلن گلیکول یا آب نمک به جای آن (مثلاً سیستم سفت نیست یا نیازهای SANPiN وجود ندارد)، ما چیلرها را با استفاده از مبدل های حرارتی فیلم تولید می کنیم.
با چنین سیستمی، آبی که از مصرف کننده می آید، با عبور از سیستم خاصی از کلکتورها و نازل ها، صفحات فلزی بزرگی را که با فریون خنک شده اند تا دمای منفی 5 درجه سانتیگراد به طور یکنواخت شستشو می دهد. در جریان پایین، بخشی از آب روی صفحات یخ می زند و یک لایه نازک از یخ تشکیل می دهد؛ بقیه آب که به سمت پایین این لایه می ریزد، تا دمای مورد نیاز خنک می شود و در یک مخزن عایق حرارتی واقع در زیر صفحات جمع می شود. جایی که به مصرف کننده عرضه می شود.
چنین سیستم هایی دارای الزامات سختگیرانه برای سطح گرد و غبار در اتاقی هستند که مخزن با اواپراتور در آن نصب شده است و به دلایل واضح نیاز به مقدار بیشتری دارد. سطح بالاسقف ها آنها با بزرگترین ابعاد و هزینه مشخص می شوند.
شرکت ما هر مشکل خنک کننده مایع شما را حل خواهد کرد. ما نصب و راه اندازی (یا انتخاب آماده) را با یک اصل عملیاتی بهینه و حداقل هزینه، هم برای خود نصب و هم عملکرد آن، مونتاژ خواهیم کرد.
هنگام محاسبه اواپراتور طراحی شده، سطح انتقال حرارت آن و حجم آب نمک یا آب در گردش تعیین می شود.
سطح انتقال حرارت اواپراتور با استفاده از فرمول پیدا می شود:
که در آن F سطح انتقال حرارت اواپراتور، m2 است.
Q 0 - ظرفیت خنک کننده دستگاه، W;
Dt m - برای اواپراتورهای پوسته و لوله این میانگین اختلاف لگاریتمی بین دمای مایع خنک کننده و نقطه جوش مبرد است و برای اواپراتورهای پانلی اختلاف حسابی بین دمای آب نمک خروجی و نقطه جوش است. مبرد، 0 C؛
– چگالی شار حرارتی، W/m2.
برای محاسبات تقریبی اواپراتورها، از مقادیر ضرایب انتقال حرارت به‌دست‌آمده تجربی در W/(m2 ×K) استفاده کنید:
برای اواپراتورهای آمونیاک:
پوسته و لوله 450 - 550
پانل 550 – 650
برای اواپراتورهای پوسته و لوله فریون با باله های غلتشی 250 تا 350.
میانگین اختلاف لگاریتمی بین دمای مایع خنک کننده و نقطه جوش مبرد در اواپراتور با استفاده از فرمول محاسبه می شود:
(5.2)
که در آن t P1 و t P2 دمای مایع خنک کننده در ورودی و خروجی اواپراتور، 0 C است.
t 0 - نقطه جوش مبرد، 0 C.
برای اواپراتورهای پانلی، به دلیل حجم زیاد مخزن و گردش شدید مایع خنک کننده، می توان دمای متوسط آن را برابر با دمای خروجی مخزن t P2 در نظر گرفت. بنابراین برای این اواپراتورها 
حجم مایع خنک کننده در گردش با فرمول تعیین می شود:
(5.3)
که در آن V P حجم مایع خنک کننده در گردش است، m 3 / s.
с Р - ظرفیت گرمایی ویژه آب نمک، J/(kg × 0 C)؛
r P - چگالی آب نمک، کیلوگرم بر متر مکعب؛
t P2 و t P1 - دمای مایع خنک کننده به ترتیب در ورودی اتاق خنک شده و خروجی از آن 0 درجه سانتیگراد.
Q 0 - ظرفیت خنک کننده دستگاه.
مقادیر cP و r P از داده های مرجع برای خنک کننده مربوطه بسته به دما و غلظت آن یافت می شود.
دمای مایع خنک کننده هنگام عبور از اواپراتور 2 تا 3 0 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.
محاسبه اواپراتور برای خنک کننده هوا در اتاق های تبرید
برای توزیع اواپراتورهای موجود در دستگاه تبرید، سطح انتقال حرارت مورد نیاز را با استفاده از فرمول تعیین کنید:
که در آن SQ کل جریان گرما به محفظه است.
K - ضریب انتقال حرارت تجهیزات محفظه، W/(m2 ×K)؛
Dt - اختلاف دمای محاسبه شده بین هوای محفظه و میانگین دمای مایع خنک کننده در طول خنک سازی آب نمک، 0 C.
ضریب انتقال حرارت برای باتری 1.5-2.5 W/(m2 K) و برای کولرهای هوا 12-14 W/(m2 K) است.
تفاوت دمای تخمین زده شده برای باتری ها 14-16 0 C، برای خنک کننده های هوا - 9-11 0 C است.
تعداد دستگاه های خنک کننده برای هر محفظه با فرمول تعیین می شود:
که در آن n تعداد مورد نیاز دستگاه خنک کننده، عدد است.
f – سطح انتقال حرارت یک باتری یا کولر هوا (بر اساس مشخصات فنیماشین ها).
خازن ها
دو نوع خازن اصلی وجود دارد: آب خنک و هوا خنک. در واحدهای تبرید پرظرفیت از کندانسورهای آب خنک با هوا که کندانسور تبخیری نامیده می شوند نیز استفاده می شود.
در واحدهای تبرید تجاری تجهیزات برودتیکندانسورهای هوا خنک بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. در مقایسه با کندانسورهای آب خنک، کارکرد آنها مقرون به صرفه است و نصب و کارکرد آن آسان تر است. واحدهای تبرید که شامل کندانسورهای آب خنک می شوند نسبت به واحدهای با کندانسورهای هوا خنک فشرده تر هستند. به علاوه در حین کار صدای کمتری تولید می کنند.
کندانسورهای آب خنک با ماهیت حرکت آب متمایز می شوند: نوع جریان و نوع آبیاری، و از نظر طراحی - پوسته و سیم پیچ، دو لوله و پوسته و لوله.
نوع اصلی کندانسورهای پوسته و لوله افقی هستند (شکل 5.3). بسته به نوع مبرد، تفاوت هایی در طراحی کندانسورهای آمونیاکی و فریونی وجود دارد. از نظر اندازه سطح انتقال حرارت، کندانسورهای آمونیاکی محدوده ای از 30 تا 1250 متر مربع و کندانسورهای فریونی - از 5 تا 500 متر مربع را پوشش می دهند. علاوه بر این، کندانسورهای پوسته و لوله عمودی آمونیاکی با سطح انتقال حرارت از 50 تا 250 متر مربع تولید می شوند.
کندانسورهای پوسته و لوله در ماشین های با ظرفیت متوسط و بالا استفاده می شوند. بخارات داغ مبرد از طریق لوله 3 (شکل 5.3) وارد حلقه می شود و در آن متراکم می شود. سطح بیرونیبسته ای از لوله های افقی
آب خنک کننده تحت فشار پمپ در داخل لوله ها گردش می کند. لوله ها در ورق های لوله باز می شوند که از بیرون با درپوش های آب با پارتیشن هایی بسته می شوند که چندین گذرگاه افقی ایجاد می کنند (2-4-6). آب از لوله 8 از پایین وارد و از لوله 7 خارج می شود. روی همان پوشش آب یک دریچه 6 برای خروج هوا از فضای آب و یک دریچه 9 برای تخلیه آب در هنگام بازرسی یا تعمیر کندانسور وجود دارد.
شکل 5.3 - کندانسورهای پوسته و لوله افقی
در بالای دستگاه یک شیر اطمینان 1 وجود دارد که فضای بین لوله ای کندانسور آمونیاک را با یک خط لوله که به بیرون هدایت می شود، در بالای خط الراس سقف بلندترین ساختمان در شعاع 50 متری متصل می کند. لوله 2، کندانسور را به گیرنده متصل می کند، جایی که مبرد مایع از طریق لوله 10 از قسمت های زیرین دستگاه تخلیه می شود. یک مخزن روغن با لوله 11 برای تخلیه روغن به پایین بدنه جوش داده شده است. سطح مبرد مایع در پایین محفظه با استفاده از نشانگر سطح 12 کنترل می شود. در طول کارکرد عادی، تمام مبرد مایع باید به گیرنده تخلیه شود.
در بالای بدنه یک دریچه 5 برای آزاد کردن هوا و همچنین یک لوله برای اتصال گیج فشار 4 وجود دارد.
کندانسورهای عمودی پوسته و لوله در ماشین‌های تبرید آمونیاکی با ظرفیت بالا استفاده می‌شوند؛ آنها برای بارهای حرارتی از 225 تا 1150 کیلو وات طراحی شده‌اند و در خارج از اتاق ماشین نصب می‌شوند، بدون اینکه فضای قابل استفاده آن را اشغال کنند.
اخیراً خازن های صفحه ای ظاهر شده اند. شدت بالای انتقال حرارت در کندانسورهای صفحه ای، در مقایسه با کندانسورهای پوسته و لوله، این امکان را فراهم می کند که با همان بار حرارتی، مصرف فلز دستگاه را تقریباً به نصف کاهش داده و فشردگی آن را 3 تا 4 برابر افزایش دهد.
هواخازن ها عمدتاً در ماشین های با بهره وری کم و متوسط استفاده می شوند. بر اساس ماهیت حرکت هوا، آنها به دو نوع تقسیم می شوند:
با حرکت آزاد هوا؛ چنین خازن هایی در ماشین های با کارایی بسیار پایین (تا حدود 500 وات) استفاده می شود که در یخچال های خانگی استفاده می شود.
با حرکت اجباری هوا، یعنی با دمیدن سطح انتقال حرارت با استفاده از فن های محوری. این نوع خازن بیشترین کاربرد را در ماشین های با ظرفیت کوچک و متوسط دارد اما اخیراً به دلیل کمبود آب در ماشین های پرظرفیت بیشتر استفاده می شود.
کندانسورهای هوا در واحدهای تبرید با کمپرسورهای سیلد، بدون سیل و هرمتیک استفاده می شوند. طراحی خازن ها یکسان است. خازن از دو یا چند بخش تشکیل شده است که به صورت سری توسط سیم پیچ یا به صورت موازی توسط کلکتورها به هم متصل می شوند. بخش ها لوله های مستقیم یا U شکل هستند که با استفاده از رول ها در یک سیم پیچ جمع شده اند. لوله - فولاد، مس؛ دنده ها - فولاد یا آلومینیوم.
کندانسور هوای اجباری در واحدهای تبرید تجاری استفاده می شود.
محاسبه خازن ها
هنگام طراحی یک کندانسور، محاسبه به تعیین سطح انتقال حرارت آن و (در صورت خنک شدن با آب) مقدار آب مصرفی می رسد. اول از همه، بار حرارتی واقعی خازن را محاسبه کنید
که در آن Q к بار حرارتی واقعی روی خازن است، W.
Q 0 - ظرفیت خنک کننده کمپرسور، W;
N i - قدرت نشانگر کمپرسور، W;
N e – توان موثر کمپرسور، W;
h m - راندمان مکانیکی کمپرسور.
در واحدهای دارای کمپرسورهای هرمتیک یا بدون سیل، بار حرارتی کندانسور باید با استفاده از فرمول تعیین شود:
(5.7)
که در آن N e - توان الکتریکی در پایانه های موتور الکتریکی کمپرسور، W.
h e - راندمان موتور الکتریکی.
سطح انتقال حرارت خازن با فرمول تعیین می شود:
(5.8)
که در آن F مساحت سطح انتقال حرارت، m2 است.
k - ضریب انتقال حرارت کندانسور، W/(m2 ×K)؛
Dt m - میانگین اختلاف لگاریتمی بین دمای تراکم مبرد و آب خنک کننده یا هوا، 0 C.
q F – چگالی شار حرارتی، W/m2.
میانگین تفاوت لگاریتمی با فرمول تعیین می شود:
(5.9)
که در آن t in1 دمای آب یا هوا در ورودی کندانسور 0 درجه سانتیگراد است.
tb2 - دمای آب یا هوا در خروجی کندانسور 0 درجه سانتیگراد.
tk – دمای چگالش واحد تبرید، 0 درجه سانتیگراد.
ضرایب انتقال حرارت انواع مختلفخازن ها در جدول آورده شده است. 5.1.
جدول 5.1 - ضرایب انتقال حرارت خازن ها
آبیاری برای آمونیاکتبخیر کننده برای آمونیاک
هوا خنک (با گردش هوای اجباری) برای مبردها
ارزش های بهبرای سطح آجدار تعریف شده است.
جایی که اواپراتور برای خنک کردن مایع به جای هوا طراحی شده است.
اواپراتور در چیلر می تواند چندین نوع باشد:
- لایه لایه
- لوله - شناور
- پوسته و لوله
اغلب، کسانی که می خواهند جمع آوری کنند خودت چیلر، از یک اواپراتور تابدار شناور به عنوان ارزان ترین و ساده ترین گزینه ای که می توانید خودتان بسازید استفاده کنید. سوال عمدتا این است تولید صحیحاواپراتور، با توجه به قدرت کمپرسور، انتخاب قطر و طول لوله ای که مبدل حرارتی آینده از آن ساخته می شود.
برای انتخاب لوله و مقدار آن، باید از محاسبات مهندسی حرارتی استفاده کنید که به راحتی در اینترنت یافت می شود. برای تولید چیلرهای با قدرت تا 15 کیلو وات، با اواپراتور پیچ خورده، قطر لوله های مسی زیر بیشترین کاربرد را دارد: 1/2; 5/8; 3/4. لوله های با قطر زیاد (از 7/8) خم شدن بدون ماشین های خاص بسیار دشوار است، بنابراین برای اواپراتورهای پیچ خورده استفاده نمی شود. بهینه ترین از نظر سهولت استفاده و قدرت در هر 1 متر طول لوله 5/8 است. تحت هیچ شرایطی نباید اجازه محاسبه تقریبی طول لوله داده شود. اگر اواپراتور چیلر به درستی ساخته نشود، نمی توان به سوپرهیت مورد نیاز، ساب خنک کننده مورد نیاز و یا فشار جوش فریون دست یافت، در نتیجه چیلر به طور موثر کار نمی کند یا اصلا خنک نمی شود.
همچنین، یک نکته دیگر، از آنجایی که محیط سرد شده آب است (اغلب)، پس نقطه جوش در هنگام (استفاده از آب) نباید کمتر از -9 درجه سانتیگراد باشد، با دلتای بیش از 10K بین نقطه جوش فریون و دمای آب سرد شده در این راستا، رله اضطراری فشار پایین باید در یک سطح اضطراری نه کمتر از فشار فریون مورد استفاده، در نقطه جوش آن -9 درجه سانتیگراد تنظیم شود. در غیر این صورت، اگر در سنسور کنترل کننده خطایی رخ دهد و دمای آب به زیر +1 درجه سانتیگراد کاهش یابد، آب روی اواپراتور شروع به یخ زدن می کند که باعث کاهش و به مرور زمان عملکرد تبادل حرارت آن تقریباً صفر می شود - کولر آبی. درست کار نخواهد کرد.
مساحت سطح انتقال حرارت اواپراتور F، m 2، با فرمول تعیین می شود:
جریان گرما در اواپراتور کجاست، W
k – ضریب انتقال حرارت اواپراتور، W/(m 2 *K)، به نوع اواپراتور بستگی دارد.
میانگین اختلاف لگاریتمی بین دمای فریون در حال جوش و محیط سرد شده؛
– شار حرارتی ویژه برابر با 4700 W/m2
جریان مایع خنک کننده مورد نیاز برای حذف جریان گرما با فرمول تعیین می شود:
جایی که با -ظرفیت گرمایی محیط خنک شده: برای آب 187/4 کیلوژول/(کیلوگرم* درجه سانتیگراد)، برای آب نمک ظرفیت حرارتی طبق جداول مخصوص بسته به دمای انجماد آن گرفته می شود که 5 تا 8 درجه سانتیگراد زیر نقطه جوش آن گرفته می شود. مبرد t 0 برای سیستم های باز و 8 -10 درجه سانتیگراد پایین تر تی 0 برای سیستم های بسته؛
ρ r - چگالی مایع خنک کننده SCR، kg/m3.
Δ تی آر - اختلاف دمای مایع خنک کننده در ورودی به اواپراتور و در خروجی، درجه سانتیگراد.
برای شرایط تهویه مطبوع در حضور محفظه های آبیاری نازلی، از طرح های توزیع جریان آب استفاده می شود. بر این اساس Δt р به عنوان اختلاف دما در خروجی تشتک محفظه آبیاری تعیین می شود. تی w.k و در خروجی اواپراتور تی ایکس :.
8. انتخاب خازن
محاسبه خازن به تعیین مساحت سطح انتقال حرارت می رسد، که بر اساس آن یک یا چند خازن با مساحت کل مساحت سطح محاسبه شده (حاشیه سطح بیش از + 15٪) انتخاب می شود.
1. جریان حرارتی نظری در کندانسور با تفاوت در آنتالپی های خاص در چرخه نظری با یا بدون در نظر گرفتن ساب خنک کننده در کندانسور تعیین می شود:
الف) جریان گرما، با در نظر گرفتن زیرخنک شدن در کندانسور، با تفاوت در آنتالپی های خاص در چرخه نظری تعیین می شود:
ب) جریان گرما بدون در نظر گرفتن خنک کننده فرعی در کندانسور و در غیاب مبدل حرارتی احیا کننده
بار حرارتی کل، با در نظر گرفتن معادل حرارتی توان مصرف شده توسط کمپرسور برای فشرده سازی مبرد (شار حرارتی واقعی):
2. میانگین اختلاف دمای لگاریتمی θcf بین مبرد متراکم کننده و محیط خنک کننده کندانسور تعیین می شود، درجه سانتی گراد:
اختلاف دما در ابتدای سطح انتقال حرارت کجاست (تفاوت دمای زیاد)، 0 C:
اختلاف دما در انتهای سطح انتقال حرارت (اختلاف دمایی کوچکتر)، 0 درجه سانتیگراد:
3. شار حرارتی ویژه را بیابید:
که در آن k ضریب انتقال حرارت است، برابر با 700 W/(m 2 *K)
4. سطح انتقال حرارت کندانسور:
5. نرخ جریان متوسط خنک کننده کندانسور:
مجموع جریان گرما در کندانسور از همه گروه های کمپرسور کجاست، کیلو وات.
با -ظرفیت گرمایی ویژه محیط خنک کننده کندانسور (آب، هوا)، kJ/(kg*K)؛
ρ - چگالی محیط خنک کننده کندانسور، کیلوگرم بر متر مکعب.
- گرمایش محیط خنک کننده کندانسور، درجه سانتیگراد:
1.1 - ضریب ایمنی (10%) با در نظر گرفتن تلفات غیرمولد.
بر اساس مصرف آب و با در نظر گرفتن فشار مورد نیاز، پمپ آبرسانی گردشی با ظرفیت مورد نیاز انتخاب می شود. یک پمپ پشتیبان باید تهیه شود.
9. انتخاب واحدهای تبرید اصلی
انتخاب دستگاه تبرید با استفاده از یکی از سه روش انجام می شود:
با توجه به حجم توصیف شده کمپرسور موجود در دستگاه؛
با توجه به نمودارهای عملکرد خنک کننده دستگاه؛
با توجه به مقادیر جدولی ظرفیت خنک کنندگی دستگاه که در مشخصات فنی محصول آمده است.
روش اول مشابه روشی است که برای محاسبه کمپرسور تک مرحله ای استفاده می شود: حجم مورد نیاز توصیف شده توسط پیستون های کمپرسور تعیین می شود و سپس یک ماشین یا چند ماشین از جداول مشخصات فنی انتخاب می شود تا مقدار واقعی حجم توصیف شده باشد. توسط پیستون ها 20-30٪ بیشتر از محاسبه به دست آمده است.
هنگام انتخاب دستگاه تبرید با استفاده از روش سوم، لازم است که ظرفیت تبرید دستگاه، محاسبه شده برای شرایط کار، به شرایطی که در جدول مشخصات آورده شده است، یعنی به شرایط استاندارد برسد.
پس از انتخاب نام تجاری دستگاه (با توجه به ظرفیت تبرید نرمال شده در شرایط استاندارد)، باید بررسی شود که آیا سطح انتقال حرارت اواپراتور و کندانسور کافی است یا خیر. اگر مساحت سطح انتقال حرارت دستگاه های ذکر شده در مشخصات فنی برابر با محاسبه شده یا کمی بزرگتر از آن باشد، دستگاه به درستی انتخاب شده است. به عنوان مثال، اگر سطح اواپراتور کمتر از مقدار محاسبه شده باشد، لازم است مقدار جدیدی از اختلاف دما (نقطه جوش کمتر) تنظیم شود و سپس بررسی شود که آیا عملکرد کمپرسور کافی است یا خیر. در مقدار جدید نقطه جوش.
چیلر آب خنک برند York YCWM با ظرفیت سرمایش 75 کیلو وات پذیرفته میشود.
مشکل 1
جریان محصول داغ خروجی از راکتور باید از دمای اولیه t 1н = 95 درجه سانتی گراد تا دمای نهایی t 1 к = 50 درجه سانتی گراد خنک شود؛ برای این کار، به یخچال فرستاده می شود، جایی که آب با دمای اولیه t تامین می شود. 2ن = 20 درجه سانتی گراد محاسبه میانگین Δt در شرایط جریان جلو و مخالف در یخچال الزامی است.
راه حل: 1) دمای نهایی آب خنک کننده t 2k در شرایط جریان مستقیم خنک کننده ها نمی تواند از مقدار دمای نهایی خنک کننده داغ (t 1k = 50 درجه سانتی گراد) بیشتر شود، بنابراین مقدار t 2k = را می گیریم. 40 درجه سانتی گراد
بیایید میانگین دمای ورودی و خروجی یخچال را محاسبه کنیم:
∆t n av = 95 - 20 = 75;
Δt به av = 50 - 40 = 10
Δt av = 75 - 10 / ln (75/10) = 32.3 درجه سانتیگراد
2) اجازه دهید دمای نهایی آب را در حین حرکت جریان متضاد برابر با حرکت مستقیم مایع خنک کننده در 2k = 40 درجه سانتیگراد در نظر بگیریم.
∆t n av = 95 - 40 = 55;
Δt به av = 50 - 20 = 30
Δt av = 55 - 30 / ln (55/30) = 41.3 درجه سانتی گراد
وظیفه 2.
با استفاده از شرایط مسئله 1، سطح تبادل حرارت مورد نیاز (F) و جریان آب خنک کننده (G) را تعیین کنید. مصرف محصول گرم G = 15000 کیلوگرم در ساعت، ظرفیت حرارتی آن C = 3430 J/kg درجه (0.8 کیلو کالری کیلوگرم درجه). آب خنک کننده دارای مقادیر زیر است: ظرفیت حرارتی c = 4080 J/kg deg (1 kcal kg deg)، ضریب انتقال حرارت k = 290 W/m2 deg (250 kcal/m2 deg).
راه حل: با استفاده از معادله تعادل حرارتی، عبارتی برای تعیین جریان گرما هنگام گرم کردن یک خنک کننده سرد به دست می آوریم:
Q = Q gt = Q xt
از کجا: Q = Q gt = GC (t 1n - t 1k) = (15000/3600) 3430 (95 - 50) = 643125 W
با گرفتن t 2k = 40 درجه سانتیگراد، نرخ جریان خنک کننده سرد را پیدا می کنیم:
G = Q/c(t 2k - t 2n) = 643125/ 4080(40 - 20) = 7.9 کیلوگرم در ثانیه = 28500 کیلوگرم در ساعت
سطح تبادل حرارت مورد نیاز
با جریان رو به جلو:
F = Q/k·∆t av = 643125/ 290·32.3 = 69 m2
با جریان متقابل:
F = Q/k·∆t av = 643125/ 290·41.3 = 54 m2
مشکل 3
در تولید، گاز از طریق یک خط لوله فولادی با قطر خارجی d 2 = 1500 میلی متر، ضخامت دیوار δ 2 = 15 میلی متر، هدایت حرارتی λ 2 = 55 W / m deg منتقل می شود. داخل خط لوله با آجرهای نسوز پوشانده شده است که ضخامت آن δ 1 = 85 میلی متر است، رسانایی حرارتی λ 1 = 0.91 W/m deg. ضریب انتقال حرارت از گاز به دیوار α 1 = 12.7 وات بر متر مربع · درجه، از سطح بیرونی دیوار به هوا α 2 = 17.3 وات بر متر مربع · درجه. یافتن ضریب انتقال حرارت از گاز به هوا ضروری است.
راه حل: 1) قطر داخلی خط لوله را تعیین کنید:
d 1 = d 2 - 2 (δ 2 + δ 1) = 1500 - 2 (15 + 85) = 1300 میلی متر = 1.3 متر
متوسط قطر آستر:
d 1 av = 1300 + 85 = 1385 میلی متر = 1.385 متر
قطر متوسط دیوار خط لوله:
d 2 av = 1500 - 15 = 1485 میلی متر = 1.485 متر
بیایید ضریب انتقال حرارت را با استفاده از فرمول محاسبه کنیم:
k = [(1/α 1)·(1/d 1) + (δ1 /λ 1)·(1/d 1 میانگین)+(δ2 /λ2)·(1/d 2 میانگین)+( 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 وات بر متر 2 درجه
مشکل 4
در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله تک پاس، متیل الکل با آب از دمای اولیه 20 تا 45 درجه سانتیگراد گرم می شود. جریان آب از دمای 100 تا 45 درجه سانتی گراد خنک می شود. بسته لوله مبدل حرارتی شامل 111 لوله است که قطر یک لوله 25x2.5 میلی متر است. سرعت جریان متیل الکل از طریق لوله ها 0.8 m/s (w) است. ضریب انتقال حرارت 400 وات بر متر مربع درجه است. طول کل بسته لوله را تعیین کنید.
اجازه دهید میانگین اختلاف دمای مایع خنک کننده را به عنوان میانگین لگاریتمی تعریف کنیم.
∆t n av = 95 - 45 = 50;
Δt به av = 45 - 20 = 25
Δt av = 45 + 20 / 2 = 32.5 درجه سانتیگراد
اجازه دهید سرعت جریان جرمی متیل الکل را تعیین کنیم.
G sp = n 0.785 d در 2 وات sp ρ sp = 111 0.785 0.02 2 0.8 = 21.8
ρ sp = 785 kg/m3 - چگالی متیل الکل در 32.5 درجه سانتیگراد از منابع مرجع پیدا شد.
سپس جریان گرما را تعیین می کنیم.
Q = G sp با sp (t به sp - t n sp) = 21.8 2520 (45 - 20) = 1.373 10 6 W
c sp = 2520 kg/m3 - ظرفیت گرمایی متیل الکل در 32.5 درجه سانتیگراد از منابع مرجع پیدا شد.
اجازه دهید سطح تبادل حرارت مورد نیاز را تعیین کنیم.
F = Q/ K∆t av = 1.373 10 6 / (400 37.5) = 91.7 m 3
بیایید طول کل بسته نرم افزاری لوله را بر اساس میانگین قطر لوله ها محاسبه کنیم.
L = F/ nπd av = 91.7/ 111 3.14 0.0225 = 11.7 متر.
مشکل 5
مبدل حرارتی صفحه ای برای گرم کردن جریان 10٪ محلول NaOH از دمای 40 درجه سانتیگراد تا 75 درجه سانتیگراد استفاده می شود. مصرف هیدروکسید سدیم 19000 کیلوگرم در ساعت است. میعانات بخار آب به عنوان یک عامل گرمایش استفاده می شود، سرعت جریان آن 16000 کیلوگرم در ساعت، دمای اولیه 95 درجه سانتیگراد است. ضریب انتقال حرارت را برابر با 1400 W/m 2 deg در نظر بگیرید. محاسبه پارامترهای اصلی مبدل حرارتی صفحه ای ضروری است.
راه حل: بیایید مقدار گرمای منتقل شده را پیدا کنیم.
Q = G r s r (t k r - t n r) = 19000/3600 3860 (75 - 40) = 713,028 W
از معادله تعادل حرارتی دمای نهایی میعانات را تعیین می کنیم.
t تا x = (Q 3600/G تا s به) - 95 = (713028 3600)/(16000 4190) - 95 = 56.7 درجه سانتی گراد
с р, к - ظرفیت گرمایی محلول و میعانات از مواد مرجع پیدا شد.
تعیین میانگین دمای مایع خنک کننده
∆t n av = 95 - 75 = 20;
Δt به av = 56.7 - 40 = 16.7
Δt av = 20 + 16.7 / 2 = 18.4 درجه سانتیگراد
اجازه دهید سطح مقطع کانال ها را تعیین کنیم؛ برای محاسبه، سرعت جرمی میعانات W k = 1500 کیلوگرم بر متر مربع را در نظر می گیریم.
S = G/W = 16000/3600 1500 = 0.003 متر مربع
با در نظر گرفتن عرض کانال b = 6 میلی متر، عرض مارپیچ را پیدا می کنیم.
B = S/b = 0.003/ 0.006 = 0.5 متر
اجازه دهید سطح مقطع کانال را روشن کنیم
S = B b = 0.58 0.006 = 0.0035 m2
و نرخ جریان جرمی
W р = G р /S = 19000/ 3600 0.0035 = 1508 کیلوگرم بر متر 3 ثانیه
W k = G k / S = 16000 / 3600 0.0035 = 1270 کیلوگرم بر متر 3 ثانیه
تعیین سطح تبادل حرارتی مبدل حرارتی مارپیچی به شرح زیر انجام می شود.
F = Q/K∆t av = 713028/ (1400·18.4) = 27.7 متر مربع
بیایید طول کار مارپیچ را تعیین کنیم
L = F/2B = 27.7/(2 0.58) = 23.8 متر
t = b + δ = 6 + 5 = 11 میلی متر
برای محاسبه تعداد دور هر مارپیچ، لازم است قطر اولیه مارپیچ را بر اساس توصیه های d = 200 میلی متر در نظر بگیرید.
N = (√(2L/πt)+x2) - x = (√(2 23.8/3.14 0.011)+8.6 2) - 8.6 = 29.5
که در آن x = 0.5 (d/t - 1) = 0.5 (200/11 - 1) = 8.6
قطر بیرونی مارپیچ به صورت زیر تعیین می شود.
D = d + 2Nt + δ = 200 + 2 29.5 11 + 5 = 860 میلی متر.
مشکل 6
هنگامی که بوتیل الکل با آب سرد می شود، مقاومت هیدرولیکی خنک کننده های ایجاد شده در مبدل حرارتی صفحه ای چهار پاس با طول کانال 0.9 متر و قطر معادل 7.5 · 10 -3 را تعیین کنید. بوتیل الکل دارای ویژگی های زیر است: سرعت جریان G = 2.5 کیلوگرم بر ثانیه، سرعت W = 0.240 متر بر ثانیه و چگالی ρ = 776 کیلوگرم بر متر مکعب (معیار Reynolds Re = 1573 > 50). آب خنک کننده دارای ویژگی های زیر است: دبی G = 5 کیلوگرم بر ثانیه، سرعت W = 0.175 متر بر ثانیه و چگالی ρ = 995 کیلوگرم بر متر مکعب (معیار Reynolds Re = 3101 > 50).
راه حل: بیایید ضریب مقاومت هیدرولیکی محلی را تعیین کنیم.
ζ bs = 15/Re 0.25 = 15/1573 0.25 = 2.38
ζ در = 15/Re 0.25 = 15/3101 0.25 = 2.01
بیایید سرعت حرکت الکل و آب را در اتصالات روشن کنیم (بیایید d pcs = 0.3 متر را در نظر بگیریم)
W pcs = G bs /ρ bs 0.785d pcs 2 = 2.5/776 · 0.785 · 0.3 2 = 0.05 m/s کمتر از 2 m/s بنابراین می توان نادیده گرفت.
W pcs = G in /ρ در 0.785d pcs 2 = 5/995 · 0.785 · 0.3 2 = 0.07 m/s کمتر از 2 m/s بنابراین می توان نادیده گرفت.
اجازه دهید مقدار مقاومت هیدرولیکی را برای بوتیل الکل و آب خنک کننده تعیین کنیم.
∆Ρ bs = xζ·( ل/د) · (ρ bs w 2/2) = (4 2.38 0.9/ 0.0075) (776 0.240 2/2) = 25532 Pa
∆Р в = xζ·( ل/د) · (ρ در w 2 /2) = (4 2.01 0.9/ 0.0075) (995 0.175 2/2) = 14699 Pa.
