Коэффициент теплоотдачи. Число параллельных секций

Число Рейнольдса составит, при кинематической вязкости воздуха 12,79*10^-6 м²/с для tк= -20 ([8], стр.320, табл. 32) и его скорости в воздухоохладителе 1,7 м/с

С целью уменьшения габаритных размеров воздухоохладителя понизим холодопроизводительность Q₀ в 6 раз, тогда она будет равной 10661 кВт. Т.е. Для создания требуемой холодопроизводительности Q₀ = 63697 Вт будут использоваться 6 воздухоохладителей.

Массовый расход воздуха составит для кадого из шести воздухоохладителей

Плотность воздуха (при использовании уравнения идеального газа, и его газовой постоянной R = 287 ([11], стр.15, табл. 1.3))

Объёмный расход воздуха составит

Площадь живого сечения воздуха составит

Площадь поверхности теплообмена одной секции (при размещении их в глубину) составит

Условная высота ребра - h' составит

Коффициент влаговыпадения составит

Дальнейший расчёт показан, при принятии числа труб в направлении потока, a = 10.

Длина поверхности в направлении воздуха составит

Отношение длины поверхности в направлении потока воздуха к квивалентному диаметру составит

Коффициенты уравнения подобия определяются по мпирическим зависимостям ([10], стр.350, табл. 4.4) и составят

Коэффициент Нуссельта для коридорного пучка труб составит

Коэффициент теплоотдачи со стороны воз духа составит

где Вт/м^{2 —} теплопроводность воздуха при tк=-20C.

Условный коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха составит:

где Rкон= - термическое сопротивление контакта ребер.

Параметр, характеризующий коэффициент эффективности ребра составит:

где р= 45,4 Вт/м*К — теплопроводность меди.

Коэффициент эффективности ребра

Условный коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, приведенный к внутренней поверхности трубы составит

Плотность теплового потока со стороны воздуха, отнесенная к внутренней поверхности ставит:

= 109,997 • (-20 - (-27,8)) = 857,978

Площадь теплопередающей поверхности составит:

Число параллельных секций составит:

Таким образом, принятое число секций равное 10 удовлетворительно.

6.2.4 Расчёт средней температуры кипения а ммиака в воздухоохладителе

6.2.4.1 Плотность теплового потока от стенки к аммиаку

В зависимости от температуры, при которой кипит аммиак, меняется тепловой процесс и параметры теплоотдачи. Примем определенное значение температуры кипения и рассчитаем процесс для него. t0 = -30 °С

Параметры кипения при данной температуре определим по таблицам свойств аммиака:

Скорость жидкого аммиака в трубах:

где -число труб одного воздухоохладителя; n-число воздухоохладителей.

Число Рейнольдса

Число Грасгофа

Число Рэлея

Число Пекле

Реж=Rеж•Рrж= 166,5• 1,96 = 326,421

Для ламинарного режима течения при числе Рэлея больше 8•105число Нуссельта определяется

Nuж= 0,15•Pe0,33Ra0,1=0,15-326,4210,33• (61,597• 106)0,1=6,0897

Средний коэффициент теплоотдачи со стороны аммиака

Плотность теплового потока со стороны аммиака с учетом термического сопротивления стенки и загрязнений составит

6.2.4.2 Определение средней температуры кипения аммиака

Средняя температура определяется графическим способом (по графику зависимости плотности теплового потока от средней температуры аммиака), на основании условия равенства тепловых потоков со стороны аммиака и со стороны воздуха.

Средняя температура аммиака в воздухоохладителе должна составлять: То=-30,45°С. Эта температура незначительно отличается от температуры кипения равной -30°С принятой в цикле ранее при расчете холодильной установки. Производить перерасчет необязательно, так как разница в 0,45°С не окажет существенного влияния на параметры узловых точек и характеристики цикла. Считаем, что воздухоохладители обеспечивают необходимую производительность.

6.2.5 Основные габаритные размеры теплообменного аппарата

Основные габариты каждого из шести теплообменных аппаратов, без учёта габаритов вспомогательного оборудования (вентиляторов, коллекторов и т.д.) определяются требованиями к теплообменной поверхности со стороны воздуха. Общая длина труб в одной секции аппарата составит:

Принимая отношение высоты к длине аппарата первоначально приблизительно равной 2 (К 2), тогда число рядов труб в одной секции составит:

Действительное отношение высоты к длине аппарата составит:

Длина одной трубы составит:

Высота аппарата составит:

H = m• S =19-0,06 = 1,14 м.

Длина аппарата в глубину составит:

B=z•S2—10 0,06 = 0,6 м.

Суммарная площадь внутренней поверхности всех теплообменных труб составит:

Суммарная наружная площадь теплообменной поверхности составит:

6.3 Промежуточный сосуд

Данные к расчету:

Т₃.=305К

Т₃=275К

Т_пр=269,8

Qnc =7,777 кВт

Средняя логарифмическая разность температур

Коэффициент теплопередачи змеевика принимаем равным k = 460Bm/(). Тогда поверхность змеевика промежуточного сосуда составит:

Число Нуссельта при турбулентном режиме течения жидкости:

Nu =0,021 хRe0,8хPr0,43х = 0,021х200630,8х1,58240,43х 1,248 = 88,3,

где -поправка, учитывающая влияние центро-бежного эф фекта на теплоотдачу.

= 1+1,77 х = 1+1,77 х = 1,248

Коэффициент теплоотдачи, отнесенный к внутренней поверхности:

Определим коэффициент теплоотдачи от кипящего рабочего тела к стенке змеевика.

Критериальное уравнение для нахождения коэффициента теплоотдачи:

Данное уравнение справедливо для кипения аммиака на одиночной трубе, в нашем случае оно даст несколько заниженный результат, но вполне приемлемый для расчетов.

При толщине слоя масла и стенки термическое сопротивление

составит:

где -коэффициент теплопроводности масла, коэффициент теплопроводности материала стенки.

Тепловой поток, отнесенный к наружной по верхности со стороны жидкости, находящейся в змеевике, с учетом загрязнения:

Тепловой поток со стороны кипящего рабочего тела:

Истинное значение теплового потока находим графическим способом.

Из рисунка действительная величина удельного теплового потока:

Действительная поверхность змеевика:

Поскольку то выбранный промежуточный сосуд удовлетворяет условиям теплообмена.

7 Подбор вспомогательного оборудования

7.1 Линейный ресивер

Емкость линейного ресивера определяется:

где М = 0,085 кг/с - количество холодильного агента, проходящего через ресивер;

рв =592,06кг!

мъ- плотность жидкого рабочего тела на линии насыщения.

Выбираем один горизонтальный ресивер марки F3102N емкостью 320л.

7.2 Дренажный ресивер

Выбираем из условия полного опорожнения воздухоохладителей с вместимостью рабочего тела VB O =0,0438м3. Объем дренажного ресивера:

Выбираем в качестве дренажного ресивера один г оризонтальный рессивер марки F902N емкостью 89л.

7.3 Циркуляционный ресивер

Требуемая вместимость циркуляционного ресивера:

Vзр = Vм.п. 0,0438 • 0,7 • 0,3• 1,2 •1,25•1,25 • 1,2 = 0,0207м3=20,7л

где VMn - объем межтрубного пространства воздухоохладителя,

К} - учитывает заполнение воздухоохладителя,

К2 - учитывает количество аммиака, выбрасываемого из воздухоохладителя,

Къ - учитывает вместимость коллекторов и трубопроводов,

К4 -рабочее заполнение ресиверов для устойчивой раб оты насосов,

Ks - допустимое заполнение ресиверов, К6 - учитывает запас вместимости

Выбираем в качестве циркуляционного ресивера рессивер марки FS252 емкостью 25л.

7.4 Маслоотделитель

С целью уменьшения уноса масла в теплообменные аппараты на линии нагнетания перед конденсатором устанавливаем циклонный маслоотделитель типа М с сетчатой набивкой.

Подбор производим исходя из обеспечения скорости пара в поперечном сечении маслоотделителя wn <0,5...0,7м/c. Принимаем wn=0,5м/с.

Выбираем маслоотделитель марки 500мм.

7.5 Маслосборник

Для спуска масла из маслоотделителей, маслоотстойников всех аппаратов и выпуска его наружу выбираем один маслосборник марки 300 СМ ([2], табл.5.26, стр. 134).

7.6 Аммиачные насосы

Принимаем два герметичных (один резервный) электронасоса марки ЦНГ-70М-1. Характеристики насосов:

- производительность, м3/ч 5,5-12;

- напор, м. ам.ст. 55-45;

8 Расчёт водоохланедающего устройства и подбор водяных

насосов

Количество воды, циркулирующей в системе оборотного водоснабжения:

Необходимая площадь градирни (площадь поперечного сечения, перпендикулярного направлению движения воздуха):

,

где Hw=2,5m/c- удельная гидравлическая нагрузка (плотность орошения)

Удельная тепловая нагрузка

qf = Hw• TW• cw =2,5•3•3,533 = 31342Вт/м2

По данным, выбираем вентиляторную градирню конструкции ВНИКТИхолодпрома марки ГПВ-160 с площадью попе­речного сечения 3,92м2.

Количество циркулирующей воды

Для циркуляции воды в системе выбираем по табл. 7.7 ([2], стр. 173) два центробежных насоса ЗК-45/ЗОа(ЗК-9а) (один резервный) производительностью 11 л/с каждый. Характеристики насосов:

9 Расчёт основных трубопроводов

9.1 Определение диаметра водяных трубопроводов

Трубопровод водяной всасывающий:

Значение скорости движения жидкости

Объёмный расход жидкости

V =0,008856

Внутренний диаметр трубы

Принимаем трубу c Dy =125мм (ГОСТ 10704-76).

Трубопровод водяной нагнетательный:

Значение скорости движения жидкости

Объёмный расход жидкости

V = 0,008856

Внутренний диаметр трубы

Принимаем трубу с Dy =100мм (ГОСТ 10704-76).

9.2 Определение диаметра аммиачных трубопроводов

Трубопровод на всасывании компрессора ступени низкого давления:

Значение скорости движения аммиака

Объёмный расход аммиака

V = 0,0716

Внутренний диаметр трубы

Принимаем трубу с Dy =80мм (ГОСТ 5520-79).

Трубопровод на нагнетании компрессора ступени низкого давления:

Значение скорости движения аммиака

Объёмный расход аммиака

V- = Мш2 -v6 = 0,056-0,423 = 0,0237

Внутренний диаметр трубы:

=

Принимаем трубу cDy =40мм (ГОСТ 5520-79).

Трубопровод на всасывании компрессора ступени высокого давления:

Значение скорости движения аммиака

Объёмный расход аммиака

V = 0,0358

Внутренний диаметр трубы

=

Принимаем трубу с Dy = 70мм (ГОСТ 5520-79).

Трубопровод на нагнетании компрессора ступени высокого давления:

Значение скорости движения аммиака

Объёмный расход ам миака

Внутренний диаметр трубы:

=

Принимаем трубу с Dy= 32мм (ГОСТ 5520-79).

10 Охрана труда и окружающей среды

Меры безопасности при эксплуатации холодильных установок: опасным производственным фактором при эксплуатации холодильных машин и установок может стать разрушение цилиндров компрессоров, вследствие гидравлического удара, возникающего при переполнении системы жидким хладагентом, а также неправильной регулировке режима работы установки или применения не тарированных буферных крышек безопасности – ложных крышек. Взрывы конденсаторов и особенно ресиверов холодильных установок могут возникать при неисправных предохранительных клапанах.

К опасным режимам работы и авариям приводит установка более мощных или дополнительных компрессоров без приведения в соответствие с ними всех элементов холодильной системы (конденсаторов, испарителей, насосов), а также пуск установки в эксплуатацию после ремонта или реконструкции без пробных испытаний.

По степени пожароопасности помещения холодильных установок подразделяют на три категории:

Б – машинные и аппаратные отделения;

В – холодильные камеры с температурой выше 5⁰С;

Д - холодильные камеры с температурой ниже 5⁰С и насосные отделения.

Машинные и аппаратные отделения, сблокированные с охлаждаемыми помещениями, размещают, как правило, в одноэтажных или на первом этаже многоэтажных зданий. Отделения оборудуют легко сбрасываемыми конструкциями (окнами, распашными воротами), площадь которых составляет 0,03 м² на 1 м³ объема помещения.

В машинном отделении устраивают не менее двух выходов, в том числе один непосредственно наружу. Двери должны открываться в сторону выхода. Из аппаратного отделения выходы делают в машинное отделение и наружу. Помещения оборудуют механической вентиляцией с кратностью воздухообмена по притоку не менее 2 ч^-1, по вытяжке - 3 ч^-1, а также вытяжной аварийный с кратностью воздухообмена 8 ч^-1. Исправность аварийной вентиляции необходимо проверять ежедневно.

На наружных стенах у выходов из машинного отделения монтируют устройства для экстренного (аварийного) отключения всех холодильных установок. При этом одновременно должны автоматически включаться аварийные системы вентиляции и освещения. Холодильные камеры с температурой 0⁰С и ниже оборудуют системой сигнализации «Человек заперт в камере» с подачей сигнала в вестибюль холодильника и машинное отделение к дежурному персоналу.

Холодильные установки оснащают обратными и предохранительными клапанами, указателями уровня, контрольно-измерительными приборами, средствами автоматической защиты.

На нагнетательном трубопроводе каждого компрессора и нагнетательной магистрали устанавливают обратные клапаны. Компрессоры и аппараты (сосуды) снабжают пружинными предохранительными клапанами. Предохранительные клапаны проверяют на компрессорах 1 раз в год, на аппаратах (сосудах) – 1 раз в 6 мес. Манометры (вакуумметры) проверяют ежегодно, а также после каждого ремонта. Один раз в 6 мес. дополнительно проверяют рабочие манометры по контрольному.

Холодильные установки оборудуют автоматической защитой, предохраняющей от аварий, возможных при гидравлическом ударе и опасных режимах работы. Для этой цели применяют реле контроля контроля нагнетания и всасывания, температуры и предельных уровней жидкости, ламповые и звуковые сигнализаторы. Исправность автоматических приборов защиты компрессоров проверяют 1 раз в 1мес, а защитных реле на аппаратах – 1 раз в 10 дней.

Рыле-регуляторы служат для контроля и регулировки уровня аммиака в аппаратах и сосудах, а также для защиты компрессоров от гидравлических ударов. При изменении уровня жидкости в корпусе прибора поплавок, насаженный на шарнирный рычаг, перемещает постоянные магниты. Расстояние между магнитами и герметичными магнитоуправляемыми контактами (герконами) изменяется, и они сбрасываются.

Применение герконов обеспечивает высокую надёжность приборов Реле, в которых применены герконы, выдерживают на два порядка больше срабатываний, чем электронные устройства. Их можно применять во взрывоопасных помещениях.

При нормальном давлении масла поршень-магнит поднимается, геркон замыкается, двигатель компрессора при этом включен. Если давление масла упало или прекратилось его подача, поршень-магнит под действием пружины опускается, контакты геркона размыкаются, двигатель компрессора останавливается. Реле давления работает также на основе от недопустимого превышения давления нагнетания. Давление воздействует на сильфон, который перемещает шарнирный рычаг с постоянным магнитом. Магнит управляет герконом, заключенным в герметический кожух. Геркон может быть включен в систему контроля или регулировки давления, а также в систему сигнализации или пуска компрессора.

Все приборы автоматической защиты должны иметь замкнутую выходную цепь

Или замкнутые контакты при нормальном состоянии контролируемых ими параметров;

Контакты размыкаются только в случае отклонения параметров от нормы. В установках с переключением компрессоров на несколько испарительных систем с различными температурами кипения или срабатывания защитных реле любой испарительной системы

11 Список используемых источников

1 Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и

систем кондиционирования воздуха. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Пищевая пром-сть,

1978.

2 Холодильные установки: Учебник для студентов вузов специальности «Техника и физика

низких температур», «Холодильная криогенная техника и кондиционирование»

/Курылев Е.С., Оносовский В.В., Румянцев Ю.Д. - СПб.:Политехника, 1999. - 576с.: ил.

3 Холодильные компрессоры/Под ред. А. В. Быкова. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1992. -

306с.

4 Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин/Под ред. А.В. Быкова. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984.-248с.

5 Теплообменные аппараты холодильных установок / Г.Н Данилова, С.Н. Богданов, О.П.

Иванов. -2-е изд. перераб. и доп.- Л.: Машиностроение, 1986.- 303 с.

6 Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / И.А. Сакун - Л: Машиностроение,

1976.

7 Теплообменные аппараты холодильных установок / Г.Н Данилова, С.Н. Багданов, О.П. Иванов - Л: Машиностроение, 1973.

8 Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Н.Н. Кошкин - Л:

Машиностроение, 1976.

9 Расчёт холодильной установки с закрытой системой охлаждения // Руководство к курсовому и

дипломному проектированию / И.С. Беженцев, О.И. Тараба- рин-К.: 1961.-40с.

10 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем

кондиционирования воздуха. - 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1989. - 223 с.;

ил. - (Учебники и учебные пособия для техникумов).

11 holodteh.ru

12 holodilshchik. ru

13 hromax.ru›tehnologiya… morozhenogo. html

14 v proizvodstvo. ru›…idei/ proizvodstvo _ morozhenogo /

15 ru.wikipedia.org› Мороженое

16 biznes-prost.ru›biznes-plan- proizvodstvo …

17 znaytovar.ru›s/Texnologicheskaya_liniya_…

18 ekat.all-gorod.ru› Мороженое

19 zolotoi-standart.ru

ГАПОУ СО «Екатеринбургский экономико-технологический колледж»

РЕЦЕНЗИЯ

на курсовую работу (проект)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: