Расчет теплообменника: пример. Расчет площади, мощности теплообменника. Расчет испарителей для охлаждения жидких хладоносителей Конструктивные решения испарителей
Методика подбора водоохлаждающих установок - чиллеров
Определить требуемую холодопроизводительность можно в соответствии с исходными данными по формулам (1) или (2) .Исходные данные:
- объемный расход охлаждаемой жидкости G (м3/час) ;
- требуемая (конечная) температура охлажденной жидкости Тk (°С) ;
- температура входящей жидкости Тн (°С) .
- (1) Q (кВт) = G x (Тн – Тk) x 1,163
- (2) Q (кВт) = G x (Тнж– Тkж) x Cpж x ρж / 3600
ρж – плотность охлаждаемой жидкости, кг/м3.
Пример 1
Требуется холодопроизводительностью Qo=16 кВт. Температура воды на выходе Тк=5°С. Расход воды равен G=2000 л/ч. Температура окружающей среды 30°С.Решение
1. Определяем недостающие данные.
Перепад температур охлаждаемой жидкости ΔТж=Тнж-Ткж=Qo х 3600/G х Срж x ρж = 16 x 3600/2 x 4,19 x 1000=6,8°С, где
- G =2 м3/ч - расход воды;
- Ср =4,19 кДж/(кг х °С) - удельная теплоемкость воды;
- ρ =1000 кг/м3 - плотность воды.
3. Температура жидкости на выходе из Тк=5°С.
4. Выбираем водоохлаждающую установку, которая подходит по требуемой холодопроизводительности при температуре воды на выходе из установки 5°С и температуре окружающего воздуха 30°С.
После просмотра определяем, что водоохлаждающая установка ВМТ-20 удовлетворяет этим условиям. Холодопроизводительность 16.3 кВт, потребляемая мощность 7,7 кВт.
Пример 2
Имеется бак объемом V=5000 л, в который заливают воду с температурой Тнж =25°С. В течение 3 часов требуется охладить воду до температуры Ткж=8°С. Расчетная температура окружающего воздуха 30°С.1. Определяем потребную холодопроизводительность.
- перепад температур охлаждаемой жидкости ΔТж=Тн - Тк=25-8=17°С;
- расход воды G=5/3=1,66 м3/ч
- холодопроизводительность Qо=G х Ср х ρж х ΔТж/3600=1,66 х 4,19 х 1000 х 17/3600=32,84 кВт.
ρж =1000 кг/м3 - плотность воды.
2.
Выбираем схему водоохлаждающей установки. Однонасосная схема без использования промежуточной емкости.
Перепад температур ΔТж =17>7°С, определяем кратность циркуляции охлаждаемой жидкости n
=Срж х ΔTж/Ср х ΔТ=4,2х17/4,2x5=3,4
где ΔТ=5°С - температурный перепад в испарителе.
Тогда расчетный расход охлаждаемой жидкости G = G х n= 1,66 x 3,4=5,64 м3/ч.
3. Температура жидкости на выходе из испарителя Тк=8°С.
4. Выбираем водоохлаждающую установку, которая подходит по требуемой холодопроизводительноСти при температуре воды на выходе из установки 8°С и температуре окружающего воздуха 28°С После просмотра таблиц определяем, что холодопроизводительность установки ВМТ-36 при Токр.ср.=30°С холодопроизводительность 33,3 кВт, мощность 12,2 кВт.
Пример 3 . Для экструдеров, термопластавтомата (ТПА).
Требуется охлаждение оборудования (экструдер 2 шт., миксер горячего смешения 1 шт., ТПА 2 шт.) системой оборотного водоснабжения. В качестве применятся вода с температурой +12°С.Экструдер в количестве 2шт . Расход ПВХ на одном составляет 100кг/час. Охлаждение ПВХ с +190°С до +40°С
Q (кВт) = (М (кг/час) х Сp (ккал/кг*°С) х ΔT х 1,163)/1000;
Q (кВт) = (200(кг/час) х 0.55 (ккал/кг*°С) х 150 х 1,163)/1000=19.2 кВт.
Миксер горячего смешения в количестве 1 шт. Расход ПВХ 780кг/час. Охлаждение с +120°С до +40°С:
Q (кВт) = (780(кг/час) х 0.55 (ккал/кг*°С) х 80 х 1,163)/1000=39.9 кВт.
ТПА (термопластавтомат) в количестве 2шт. Расход ПВХ на одном составляет 2,5 кг/час. Охлаждение ПВХ с +190°С до +40°С:
Q (кВт) = (5(кг/час) х 0.55 (ккал/кг*°С) х 150 х 1,163)/1000=0.5 кВт.
Итого получаем суммарную холодопроизводительность 59,6 кВт .
Пример 4. Методики расчета хладопроизводительности.
1. Теплоотдача материала
P = количество перерабатываемой продукции кг/час
K = ккал/кг ч (теплоемкость материала)
Пластики :
Металлы:
2. Учет горячего канала
Pr = мощность горячего канала в Квт
860 ккал/час = 1 КВт
K = поправочный коэфициент (обычно 0.3):
K = 0.3 для изолированного ГК
K = 0.5 для не изолированного ГК
3. Охлаждение масла для литьевой машины
Pm = мощность двигателя масляного насоса кВт
860 ккал/ч = 1 кВт
K = скоростной (обычно 0.5):
k = 0.4 для медленного цикла
k = 0.5 для среднего цикла
k = 0.6 для быстрого цикла
КОРРЕКЦИЯ МОЩНОСТИ ЧИЛЛЕРА (ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ТАБЛИЦА)
ТЕМПЕРАТУРА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (°C) |
|||||||
Приблизительный расчет мощности при отсутствии других параметров для тпа.
Усилие смыкания | Производительность (кг/час) | На масло (ккал/час) | На формы (ккал/час) | Всего (ккал/час) |
Корректировочный коэфициент:
Например:
ТПА с усилием смыкания 300 тонн и с циклом 15 секунд (средний)
Приблизительная хладопроизводительность:
Масло: Q масла = 20,000 x 0.7 = 14,000 ккал/час = 16.3 КВт
Форма: Q формы = 12,000 x 0.5 = 6,000 ккал/час = 7 КВт
По материалам компании Илма Технолоджи
Обозначение | Название | Плот-ность (23°С), г/см3 | Технологические характеристики | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Темп. экспл., °С | Атмо-сферо-стойкость (УФ-излучение) | Температура, °С | ||||||
Между-народное | Русское | Min | Мax | Формы | Пере-работки | |||
ABS | АБС | Акрилонитрил бутадиен стирол | 1.02 - 1.06 | -40 | 110 | Не стоек | 40-90 | 210-240 |
ABS+PA | АБС + ПА | Смесь АБС-пластика и полиамида | 1.05 - 1.09 | -40 | 180 | Удовл | 40-90 | 240-290 |
ABS+PC | АБС + ПК | Смесь АБС-пластика и поликарбоната | 1.10 - 1.25 | -50 | 130 | Не стоек | 80-100 | 250-280 |
ACS | АХС | Сополимер акрилонитрила | 1.06 - 1.07 | -35 | 100 | Хорошая | 50-60 | 200 |
ASA | АСА | 1.06 - 1.10 | -25 | 80 | Хорошая | 50-85 | 210-240 | |
CA | АЦЭ | Ацетат целлюлозы | 1.26 - 1.30 | -35 | 70 | Хорошая стойкость | 40-70 | 180-210 |
CAB | АБЦ | Ацетобутират целлюлозы | 1.16 - 1.21 | -40 | 90 | Хорошая | 40-70 | 180-220 |
CAP | АПЦ | Ацетопропионат целлюлозы | 1.19 - 1.40 | -40 | 100 | Хорошая | 40-70 | 190-225 |
CP | АПЦ | Ацетопропионат целлюлозы | 1.15 - 1.20 | -40 | 100 | Хорошая | 40-70 | 190-225 |
CPE | ПХ | Полиэтилен хлорированный | 1.03 - 1.04 | -20 | 60 | Не стоек | 80-96 | 160-240 |
CPVC | ХПВХ | Хлорированный поливинхлорид | 1.35 - 1.50 | -25 | 60 | Не стоек | 90-100 | 200 |
EEA | СЭА | Сополимер этилена и этилен-акрилата | 0.92 - 0.93 | -50 | 70 | Не стоек | 60 | 205-315 |
EVA | СЭВ | Сополимер этилена и винилацетата | 0.92 - 0.96 | -60 | 80 | Не стоек | 24-40 | 120-180 |
FEP | Ф-4МБ | Cополимер тетрафторэтилена | 2.12 - 2.17 | -250 | 200 | Высокая | 200-230 | 330-400 |
GPPS | ПС | Полистирол общего назначения | 1.04 - 1.05 | -60 | 80 | Не стоек | 60-80 | 200 |
HDPE | ПЭНД | Полиэтилен высокой плотности | 0.94 - 0.97 | -80 | 110 | Не стоек | 35-65 | 180-240 |
HIPS | УПС | Ударопрочный полистирол | 1.04 - 1.05 | -60 | 70 | Не стоек | 60-80 | 200 |
HMWDPE | ВМП | Высоко-молекулярный полиэтилен | 0.93 - 0.95 | -269 | 120 | Удовл. | 40-70 | 130-140 |
In | И | Иономер | 0.94 - 0.97 | -110 | 60 | Удовл. | 50-70 | 180-220 |
LCP | ЖКП | Жидко-кристаллические полимеры | 1.40 - 1.41 | -100 | 260 | Хорошая | 260-280 | 320-350 |
LDPE | ПЭВД | Полиэтилен низкой плотности | 0.91 - 0.925 | -120 | 60 | Не стоек | 50-70 | 180-250 |
MABS | АБС-прозрач | Сополимер метилметакрилата | 1.07 - 1.11 | -40 | 90 | Не стоек | 40-90 | 210-240 |
MDPE | ПЭСД | Полиэтилен среднего давления | 0.93 - 0.94 | -50 | 60 | Не стоек | 50-70 | 180-250 |
PA6 | ПА6 | Полиамид 6 | 1.06 - 1.20 | -60 | 215 | Хорошая | 21-94 | 250-305 |
PA612 | ПА612 | Полиамид612 | 1.04 - 1.07 | -120 | 210 | Хорошая | 30-80 | 250-305 |
PA66 | ПА66 | Полиамид 66 | 1.06 - 1.19 | -40 | 245 | Хорошая | 21-94 | 315-371 |
PA66G30 | ПА66Ст30% | Стекло-наполненный полиамид | 1.37 - 1.38 | -40 | 220 | Высокая | 30-85 | 260-310 |
PBT | ПБТ | Полибутилен-терефталат | 1.20 - 1.30 | -55 | 210 | Удовл. | 60-80 | 250-270 |
PC | ПК | Поликарбонат | 1.19 - 1.20 | -100 | 130 | Не стоек | 80-110 | 250-340 |
PEC | ПЭК | Полиэфир-карбонат | 1.22 - 1.26 | -40 | 125 | Хорошая | 75-105 | 240-320 |
PEI | ПЭИ | Полиэфиримид | 1.27 - 1.37 | -60 | 170 | Высокая | 50-120 | 330-430 |
PES | ПЭС | Полиэфир-сульфон | 1.36 - 1.58 | -100 | 190 | Хорошая | 110-130 | 300-360 |
PET | ПЭТ | Полиэтилен-терефталат | 1.26 - 1.34 | -50 | 150 | Удовл. | 60-80 | 230-270 |
PMMA | ПММА | Полиметил-метакрилат | 1.14 - 1.19 | -70 | 95 | Хорошая | 70-110 | 160-290 |
POM | ПОМ | Полифор-мальдегид | 1.33 - 1.52 | -60 | 135 | Хорошая | 75-90 | 155-185 |
PP | ПП | Полипропилен | 0.92 - 1.24 | -60 | 110 | Хорошая | 40-60 | 200-280 |
PPO | ПФО | Полифенилен-оксид | 1.04 - 1.08 | -40 | 140 | Удовл. | 120-150 | 340-350 |
PPS | ПФС | Полифенилен-сульфид | 1.28 - 1.35 | -60 | 240 | Удовл. | 120-150 | 340-350 |
PPSU | ПАСФ | Полифенилен-сульфон | 1.29 - 1.44 | -40 | 185 | Удовл. | 80-120 | 320-380 |
PS | ПС | Полистирол | 1.04 - 1.1 | -60 | 80 | Не стоек | 60-80 | 200 |
PVC | ПВХ | Поливинил-хлорид | 1.13 - 1.58 | -20 | 60 | Удовл. | 40-50 | 160-190 |
PVDF | Ф-2М | Фторопласт-2М | 1.75 - 1.80 | -60 | 150 | Высокая | 60-90 | 180-260 |
SAN | САН | Сополимер стирола и акрилонитрила | 1.07 - 1.08 | -70 | 85 | Высокая | 65-75 | 180-270 |
TPU | ТЭП | Термопластичные полиуретены | 1.06 - 1.21 | -70 | 120 | Высокая | 38-40 | 160-190 |
Подробности
Расчет чиллера. Как расчитать холодопроизводительность или мощность чиллера и правильно осуществить его подбор.
Как правильно сделать , на что в первую очередь надо полагаться чтобы, среди множества предложений, произвести качественный ?
На этой странице мы дадим несколько рекомендаций, прислушавшись к которым вы приблизитесь к тому, чтобы сделать правильный .
Расчет холодопроизводительности чиллера. Расчет мощности чиллера - его мощности охлаждения.
В первую очередь по формуле , в которой участвует объем охлаждаемой жидкости; изменение температуры жидкости, которое надо обеспечить охладителем; теплоемкость жидкости; ну и конечно время за которое этот объем жидкости надо охладить - определяется мощность охлаждения:
Формула охлаждения, т.е. формула вычисления необходимой холодопроизводительности:
Q = G*(Т1- Т2)*C рж *pж / 3600
Q – холодопроизводительность, кВт/час
G - объёмный расход охлаждаемой жидкости, м 3 /час
Т2 - конечная температура охлаждаемой жидкости, о С
Т1 - начальная температура охлаждаемой жидкости, о С
C рж -удельная теплоёмкость охлаждаемой жидкости, кДж / (кг* о С)
pж - плотность охлаждаемой жидкости, кг/м 3
* Для воды C рж *pж = 4,2
По данной формуле определяется необходимая мощность охлаждения и она является основной при выборе чиллера.
- Формулы пересчета размерностей чтобы рассчитать холодопроизводительность водоохладителя :
1 кВт = 860 кКал/час
1 кКал/час = 4,19 кДж
1 кВт = 3,4121 кБТУ/час
Подбор чиллера
Для того, чтобы произвести подбор чиллера - очень важно выполнить правильное составление технического задания на расчет чиллера, в котором участвуют не только параметры самого водоохладителя, но и данные о его размещении и условии его совместной работы с потребителем. На основании выполненных вычислений можно - выбрать чиллер.
Не нужно забывать про то, в каком регионе Вы находитесь. Например, расчет для города Москва будет отличаться от расчета для города Мурманск так как максимальные температуры двух данных городов отличается.
П о таблицам параметров водоохлаждающих машин делаем первый выбор чиллера и знакомимся с его характеристиками. Далее, имея на руках основные характеристики выбранной машины, такие как: - холодопроизводительность чиллера , потребляемая им электрическая мощность, есть ли в его составе гидромодуль и его - подача и напор жидкости, объём проходящего через охладитель воздуха (который нагревается) в куб.метрах в секунду - Вы сможете проверить возможность установки охладителя воды на выделенной площадке. После того, как предполагаемый охладитель воды удовлетворит требованиям технического задания и вероятнее всего сможет работать на подготовленной для него площадке рекомендуем обратиться к специалистам, которые проверят Ваш выбор.
Выбор чиллера - особенности, которые надо предусмотреть при подборе чиллера.
Основные требования к месту будущей установки охладителя воды и схемы его работы с потребителем :
- Если запланированное место в помещении, то - возможно ли в нем обеспечить большой обмен воздуха, возможно ли в это помещение внести охладитель воды, возможно ли в нем будет его обслуживать?
- Если будущее размещение охладителя воды на улице - будет ли необходимость его работы в зимний период, возможно ли использование незамерзающих жидкостей, возможно ли обеспечить защиту охладителя воды от внешних воздействий (анти-вандальная, от листьев и веток деревьев, и т.д.) ?
- Если температура жидкости, до которой её надо охлаждать ниже +6 о С или она выше + 15 о С - чаще всего такой диапазон температур не входит в таблицы быстрого выбора. В этом случае рекомендуем обратиться к нашим специалистам.
- Следует определиться с расходом охлаждаемой воды и необходимым давлением, которое должен обеспечить гидромодуль охладителя воды - необходимое значение может отличаться от параметра выбранной машины.
- Если температуру жидкости необходимо понизить более чем на 5 градусов, то схема прямого охлаждения жидкости водоохладителем не применяется и необходим расчет и комплектация дополнительным оборудованием.
- Если охладитель будет использоваться круглосуточно и круглогодично, а конечная температура жидкости достаточно высока - на сколько целесообразно будет применение установки с ?
- В случае применения незамерзающих жидкостей высоких концентраций требуется дополнительный расчет производительности испарителя водоохладителя.
Программа подбора чиллера
К сведению: даёт только приближённое понимание о необходимой модели охладителя и соответствия его техническому заданию. Далее необходима проверка расчетов специалистом. При этом Вы можете ориентироваться на полученную в результате расчетов стоимость +/- 30% (в случаях с низкотемпературными моделями охладителей жидкости - указанная цифра ещё больше) . Оптимальная модель и стоимость будут определены только после проверки расчетов и сопоставления характеристик разных моделей и производителей нашим специалистом.
Подбор чиллера ОнЛайн
Вы можете сделать обратившись к нашему онлайн консультанту, который быстро и технически обоснованно даст ответ на Ваш вопрос. Также консультант может выполнить исходя из кратко написанных параметров технического задания расчет чиллера онлайн и дать приблизительно подходящую по параметрам модель.
Расчеты, произведённые не специалистом часто приводят к тому, что выбранный водоохладитель не соответствует в полной мере ожидаемым результатам.
Компания Питер Холод специализируется на комплексных решениях по обеспечению промышленных предприятий оборудованием, которое полностью удовлетворяет требования технического задания на поставку системы водоохлаждения. Мы производим сбор информации для наполнения технического задания, расчет холодопроизводительности чиллера, определение оптимально подходящего охладителя воды, проверку с выдачей рекомендаций по его установке на выделенной площадке, расчет и комплектацию всех дополнительных элементов для работы машины в системе с потребителем (расчет бака аккумулятора, гидромодуля, дополнительных, при необходимости теплообменников, трубопроводов и запирающей и регулирующей арматуры).
Накопив многолетний опыт расчетов и последующих внедрений систем охлаждения воды на различные предприятия мы обладаем знаниями, по решению любых стандартных и далеко не стандартных задач связанных с многочисленными особенностями установки на предприятие охладителей жидкости, объединения их с технологическими линиями, настройке специфических параметров работы оборудования.
Самым оптимальный и точный и соответственно определение модели водоохладителя можно сделать очень быстро, позвонив или послав заявку инженеру нашей компании.
Дополнительные формулы для расчета чиллера и определения схемы его подключения к потребителю холодной воды (расчет мощности чиллера)
- Формула расчёта температуры, при смешении 2-х жидкостей (формула смешения жидкостей):
Т смеш = (М1*С1*Т1+М2*С2*Т2) / (С1*M1+С2*М2)
Т смеш – температура смешанной жидкости, о С
М1 – масса 1-ой жидкости, кг
C1 - удельная теплоёмкость 1-ой жидкости, кДж/(кг* о С)
Т1 - температура 1-ой жидкости, о С
М2 – масса 2-ой жидкости, кг
C2 - удельная теплоёмкость 2-ой жидкости, кДж/(кг* о С)
Т2 - температура 2-ой жидкости, о С
Данная формула используется, если применяется аккумулирующая емкость в системе охлаждения, нагрузка непостоянна по времени и температуре (чаще всего при расчете необходимой мощности охлаждения автоклав и реакторов)
Мощность охлаждения чиллера.
|
При расчете проектируемого испарителя определяют его теплопередающую поверхность и объем циркулирующего рассола или воды.
Теплопередающую поверхность испарителя находят по формуле:
где F – теплопередающая поверхность испарителя, м 2 ;
Q 0 – холодопроизводительность машины, Вт;
Dt m – для кожухотрубных испарителей это средняя логарифмическая разность между температурами хладоносителя и кипения холодильного агента, а для панельных испарителей – арифметическая разность между температурами выходящего рассола и кипения холодильного агента, 0 С;
– плотность теплового потока, Вт/м 2 .
Для приближенных расчетов испарителей пользуются значениями коэффициентов теплопередачи, полученными опытным путем в Вт/(м 2 ×К):
для аммиачных испарителей:
кожухотрубных 450 – 550
панельных 550 – 650
для фреоновых кожухотрубных испарителей с накатными ребрами 250 – 350.
Среднюю логарифмическую разность температур хладоносителя и кипения холодильного агента в испарителе рассчитывают по формуле:
(5.2)
где t Р1 и t Р2 – температуры хладоносителя на входе и выходе из испарителя, 0 С;
t 0 – температура кипения холодильного агента, 0 С.
Для панельных испарителей, благодаря большому объему бака и интенсивной циркуляции хладоносителя, его средняя температура может быть принята равной температуре на выходе из бака t Р2 . Поэтому для этих испарителей
Объем циркулирующего хладоносителя определяют по формуле:
(5.3)
где V Р – объем циркулирующего теплоносителя, м 3 /с;
с Р – удельная теплоемкость рассола, Дж/(кг× 0 С);
r Р – плотность рассола, кг/м 3 ;
t Р2 и t Р1 – температура теплоносителя соответственно при входе в охлаждаемое помещение и выходе из него, 0 С;
Q 0 – холодопроизводительность машины.
Величины с Р и r Р находят по справочным данным для соответствующего хладоносителя в зависимости от его температуры и концентрации.
Температура хладоносителя при прохождении его через испаритель понижается на 2 – 3 0 С.
Расчет испарителей для охлаждения воздуха в холодильных камерах
Для распределения испарителей, входящих в комплект холодильной машины, определяют требуемую теплопередающую поверхность по формуле:
где SQ – суммарный теплоприток на камеру;
К – коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(м 2 ×К);
Dt – расчетная разность температур между воздухом в камере и средней температурой хладоносителя при рассольном охлаждении, 0 С.
Коэффициент теплопередачи для батареи принимают 1,5–2,5 Вт/(м 2 К), для воздухоохладителей – 12–14 Вт/(м 2 К).
Расчетную разность температур для батарей - 14–16 0 С, для воздухоохладителей - 9–11 0 С.
Количество приборов охлаждения для каждой камеры определяют по формуле:
где n – требуемое количество приборов охлаждения, шт.;
f – теплопередающая поверхность одной батареи или воздухоохладителя (принимают исходя из технической характеристики машины).
Конденсаторы
Различают два основных типа конденсаторов: с водяным и воздушным охлаждением. В холодильных установках большой производительности используются также конденсаторы с водо-воздушным охлаждением, называемые испарительными.
В холодильных агрегатах для торгового холодильного оборудования чаще всего применяют конденсаторы воздушного охлаждения. По сравнению с конденсатором водяного охлаждения они экономичны в работе, проще в монтаже и эксплуатации. Холодильные агрегаты, в состав которых входят конденсаторы водяного охлаждения, более компактны, чем агрегаты с конденсаторами воздушного охлаждения. Кроме того, при эксплуатации они издают меньше шума.
Конденсаторы с водяным охлаждением различают по характеру движения воды: проточного типа и оросительные, а по конструкции – кожухозмеевиковые, двухтрубные и кожухотрубные.
Основным типом являются горизонтальные кожухотрубные конденсаторы (рис. 5.3). В зависимости от вида хладагента в конструкции аммиачных и фреоновых конденсаторов есть некоторые отличия. По величине теплопередающей поверхности аммиачные конденсаторы охватывают диапазон, примерно от 30 до 1250 м 2 , а фреоновые – от 5 до 500 м 2 . Кроме того, выпускаются аммиачные вертикальные кожухотрубные конденсаторы с площадью теплопередающей поверхности от 50 до 250 м 2 .
Кожухотрубные конденсаторы используют в машинах средней и большой производительности. Горячие пары хладагента поступают через патрубок 3 (рис. 5.3) в межтрубное пространство и конденсируются на наружной поверхности пучка горизонтальных труб.
Внутри труб под напором насоса циркулирует охлаждающая вода. Трубы развальцованы в трубных решетках, закрыты снаружи водяными крышками с перегородками, создающими несколько горизонтальных ходов (2-4-6). Вода поступает через патрубок 8 снизу и выходит через патрубок 7. На этой же водяной крышке имеется вентиль 6 для выпуска воздуха из водяного пространства и вентиль 9 для слива воды при ревизии или ремонте конденсатора.
Рис.5.3 - Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы
Сверху аппарата имеется предохранительный клапан 1, соединяющий межтрубное пространство аммиачного конденсатора с трубопроводом, выведенным наружу, выше конька крыши самого высокого здания в радиусе 50 м. Через патрубок 2 подсоединяется уравнительная линия, соединяющая конденсатор с ресивером, куда выводится жидкий хладагент через патрубок 10 из нижней части аппарата. Снизу к корпусу приварен маслосборник с патрубком 11 для слива масла. Уровень жидкого хладагента в нижней части кожуха контролируется с помощью указателя уровня 12. При нормальной работе весь жидкий хладагент должен сливаться в ресивер.
Сверху кожуха имеется вентиль 5 для спуска воздуха, а также патрубок для подсоединения манометра 4.
Вертикальные кожухотрубные конденсаторы применяются в аммиачных холодильных машинах большой производительности, они рассчитаны на тепловую нагрузку от 225 до 1150 кВт и устанавливаются снаружи машинного зала, не занимая его полезную площадь.
В последнее время появились конденсаторы пластинчатого типа. Высокая интенсивность теплообмена в пластинчатых конденсаторах, по сравнению с кожухотрубными, позволяет при одинаковой тепловой нагрузке примерно вдвое уменьшить металлоемкость аппарата и в 3–4 раза повысить компактность.
Воздушные конденсаторы применяют главным образом в машинах малой и средней производительности. По характеру движения воздуха их делят на два типа:
Со свободным движением воздуха; такие конденсаторы используют в машинах очень малой производительности (примерно до 500 Вт), применяемых в бытовых холодильниках;
С принудительным движением воздуха, то есть с обдувом теплопередающей поверхности с помощью осевых вентиляторов. Этот тип конденсатора наиболее применим в машинах малой и средней производительности, однако в последнее время в связи с дефицитом воды они все больше используются и в машинах большой производительности.
Конденсаторы воздушного типа применяют в холодильных агрегатах с сальниковыми, бессальниковыми и герметичными компрессорами. Конструкции конденсаторов однотипные. Конденсатор состоит из двух или более секций, соединенных последовательно калачами или параллельно коллекторами. Секции представляют собой прямые или U-образные трубки, собранные в змеевик с помощью калачей. Трубы – стальные, медные; ребра – стальные или алюминиевые.
Конденсаторы с принудительным движением воздуха используют в торговых холодильных агрегатах.
Расчет конденсаторов
При проектировании конденсатора расчет сводится к определению его теплопередающей поверхности и (если он с водяным охлаждением) количества расходуемой воды. Прежде всего подсчитывают действительную тепловую нагрузку на конденсатор
где Q к – действительная тепловая нагрузка на конденсатор, Вт;
Q 0 – холодопроизводительность компрессора, Вт;
N i – индикаторная мощность компрессора, Вт;
N е – эффективная мощность компрессора, Вт;
h м – механический к. п. д. компрессора.
В агрегатах с герметичными или бессальниковыми компрессорами тепловую нагрузку на конденсатор следует определять но формуле:
(5.7)
где N э – электрическая мощность на клеммах электродвигателя компрессора, Вт;
h э – к. п. д. электродвигателя.
Теплопередающая поверхность конденсатора определяется по формуле:
(5.8)
где F – площадь теплопередающей поверхности, м 2 ;
к – коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м 2 ×К);
Dt m – средняя логарифмическая разность между температурами конденсации холодильного агента и охлаждающей воды или воздуха, 0 С;
q F – плотность теплового потока, Вт/м 2 .
Среднюю логарифмическая разность определяют по формуле:
(5.9)
где t в1 – температура воды или воздуха на входе в конденсатор, 0 С;
t в2 – температура воды или воздуха на выходе из конденсатора, 0 С;
t к – температура конденсации холодильного агрегата, 0 С.
Коэффициенты теплопередачи различных типов конденсаторов приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1 - Коэффициенты теплопередачи конденсаторов
Оросительный для аммиакаИспарительный для аммиака
С воздушным охлаждением (при принудительной циркуляции воздуха) для хладонов
Значения к определены для оребренной поверхности.
Площадь теплоотдающей поверхности испарителя F, м 2 , определяется по формуле:
где - тепловой поток в испарителе, Вт
к – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м 2 *К), зависит от типа испарителя;
Средняя логарифмическая разность между температурами кипящего фреона и охлаждаемой среды;
–удельный тепловой поток, равный 4700 Вт/м 2
Расход холодоносителя, необходимый для отвода теплопритоков, определяется по формуле:
где с - теплоемкость охлаждаемой среды: для воды 4,187 кДж/(кг*°С), для рассола теплоемкость принимается по специальным таблицам в зависимости от температуры его замерзания, которая принимается на 5-8°С ниже температуры кипения хладагента t 0 для открытых систем и на 8-10°С ниже t 0 для закрытых систем;
ρ р - плотность, холодоносителя СКВ, кг/м 3 ;
Δ t р - разность температуры холодоносителя на входе в испаритель и на выходе из него, °С.
Для условий кондиционирования воздуха при наличии форсуночных камер орошения применяются схемы распределения потоков воды. Согласно этому, Δt р определится как разность температур на выходе из поддона камеры орошения t w.к и на выходе из испарителя t Х :.
8. Подбор конденсатора
Расчет конденсатора сводится к определению площади теплопередающей поверхности, по которой подбирают один или несколько конденсаторов с суммарной площадью поверхности, равной расчетной (запас по поверхности не более+15%).
1. Теоретический тепловой поток в конденсаторе определяется по разности удельных энтальпий в теоретическом цикле с учетом или без учета переохлаждения в конденсаторе:
а) тепловой поток с учетом переохлаждения в конденсаторе определяется по разности удельных энтальпий в теоретическом цикле:
б) тепловой поток без учета переохлаждения в конденсаторе и при отсутствии регенеративного теплообменника
Полная тепловая нагрузка с учетом теплового эквивалента мощности, затрачиваемой компрессором на сжатие хладагента (действительный тепловой поток):
2. Определяется средняя логарифмическая разность температур θ ср между конденсирующимся хладагентом и охлаждающей конденсатор средой, °С:
где - разность температуры в начале теплопередающей поверхности (большая разность температур), 0 С:
Разность температуры в конце теплопередающей поверхности (меньшая разность температур), 0 С:
3. Находим удельный тепловой поток:
где к – коэффициент теплопередачи, равен 700 Вт/(м 2 *К)
4. Площадь теплопередающей поверхности конденсатора:
5. Расход охлаждающей конденсатор среды:
где - суммарный тепловой поток в конденсаторе от всех групп компрессоров, кВт;
с - удельная теплоемкость охлаждающей конденсатор среды (вода, воздух), кДж/(кг*К);
ρ - плотность охлаждающей конденсатор среды, кг/м 3 ;
- подогрев охлаждающей конденсатор среды, °С:
1,1 - коэффициент запаса (10%), учитывающий непроизводительные потери.
По расходу воды с учетом необходимого напора подбирают насос оборотного водоснабжения необходимой производительности. Обязательно предусматривают резервный насос.
9. Подбор основных холодильных агрегатов
Подбор холодильной машины производят одним из трех методов:
По описанному объему компрессора, входящего в состав машины;
По графикам холодопроизводительности машины;
По табличным значениям холодопроизводительности машины, приводимым в технической характеристике изделия.
Первый метод аналогичен тому, которым пользуются для расчета одноступенчатого компрессора: определяют требуемый объем, описанный поршнями компрессора, а затем по таблицам технических характеристик подбирают машину или несколько машин таким образом, чтобы фактическое значение объема, описанного поршнями, было на 20-30% больше полученного расчетом.
При подборе холодильной машины третьим методом необходимо холодопроизводительность машины, рассчитанную для рабочих условий, привести к условиям, при которых она дана в таблице характеристик, то есть к стандартным условиям.
После выбора марки агрегата (по холодопроизводительности, приведенной к стандартным условиям) необходимо проверить, достаточна ли площадь теплопередающей поверхности испарителя и конденсатора. Если указанная в технической характеристике площадь теплопередающей поверхности аппаратов равна расчетной или несколько больше ее, машина подобрана правильно. Если же, например, площадь поверхности испарителя оказалась меньше расчетной, необходимо задаться новым значением температурного напора (более низкой температурой кипения), после чего проверить, достаточна ли производительность компрессора при новом значении температуры кипения.
Принимаем чиллер с водяным охлаждением марки York YCWM с холодопроизводительностью 75 кВт.
Где испаритель предназначен для охлаждения жидкости, а не воздуха.
Испаритель в чиллере может быть нескольких типов:
- пластинчатый
- трубный - погружной
- кожухотрубный.
Чаще всего те, кто желает собрать чиллер самостоятельно , применяют погружной - витой испаритель, как наиболее дешевый и простой вариант, который можно изготовить самостоятельно. Вопрос, главным образом, в правильном изготовлении испарителя, относительно мощности компрессора, выборе диаметра и длины трубы, из которой будет изготавливаться будущий теплообменник.
Для подбора трубы и ее количества необходимо воспользоваться теплотехническим расчетом, который можно без особого труда найти в интернете. Для производства чиллеров мощностью до 15 кВт, с витым испарителем, наиболее применимы следующие диаметры медных труб 1/2; 5/8; 3/4. Трубы с большим диаметром (от 7/8) гнуть без специальных станков очень сложно, поэтому их для витых испарителей не применяют. Наиболее оптимальная по удобству работы и мощности на 1 метр длины - труба 5/8. Ни в коем случае нельзя допускать приблизительный расчет длины трубы. Если не верно изготовить испаритель чиллера , то не удастся добиться ни нужного перегрева, ни нужного переохлаждения, ни давления кипения фреона, как следствие чиллер будет работать не эффективно или вовсе не будет охлаждать.
Также еще один нюанс, так как охлаждаемая среда — вода (чаще всего), то температура кипения, при (использовании воды) не должна быть ниже -9С, при дельте не более 10K между температурой кипения фреона и температурой охлаждаемой воды. В этой связи и аварийное реле низкого давления следует настраивать на аварийную отметку не ниже давления используемого фреона, при температуре его кипения -9С. В противном случае, при погрешности датчика контроллера и снижении температуры воды ниже +1С, вода начнет намораживаться на испаритель что снизит, а со временем и сведет практически к нулю его теплообменную функции — водоохладитель будет работать некорректно.