Расчет конденсатора с воздушным охлаждением

Энтальпия рабочего вещества в точке 2:

     

Удельная нагрузка на конденсаторе:

      

Определяем  удельную объемную холодопроизводительность:

. 

Удельная тепловая нагрузка на регенератор

      

Массовый расход

      

 

Действительная  объемная производительность

Мощность адиабатного  сжатия

Коэффициент плотности   λ_пл=0,957  при   π =3,66.

Коэффициент подогрева 

Индикаторный  КПД 

Механический  КПД 

Эффективный КПД 

Эффективная мощность  

Индикаторная  мощность  

Определяем  коэффициент подачи компрессора  на рабочем режиме

.

Задаемся  величиной  , тогда

;

.

Тогда .

Находим теоретическую объемную производительность компрессора:

.

     Для рабочего цикла определяем мощность электродвигателя в следующем порядке:

. 

2. Тепловой расчет

Расчетная температура наружного воздуха  вычисляется по формуле:

.

Где — среднемесячная температура самого жаркого месяца, — максимальная температура воздуха в данной местности, .Подогрев воздуха в конденсаторе принимают равным , т. е.

Средняя температура воздуха в аппарате и теплофизические свойства при 

; ; ; ;

Температура конденсации  .

Примем  следующую схему распределения  температур между теплоносителями в условно принятых зонах конденсатора:

а) снятие перегрева пара (охлаждение до температуры  насыщения)

б) конденсация   паров   хладагента     

;

в) охлаждение жидкого хладагента ;

Тепловые  потоки в условно принятых зонах  конденсатора рассчитывают по следующим    соотношениям:

а)   ;

б)   ;

в)  

Значение температур воздуха в этих зонах:

   

Где - массовый расход воздуха через конденсатор для снятия заданной тепловой   нагрузки, кг/с;

 

Массовый расход воздуха 

; 

Средний температурный  напор при снятии перегрева

 

Средний температурный  напор при конденсации

Средний температурный  напор при охлаждении жидкого  хладагента

Безразмерные  температурные параметры для аппарата

Функция эффективности аппарата ,

Задаемся  количеством труб в одном фронтальном  ряду N = 10, принимаем размер фронтального   сечения определяем   площадь живого конденсатора

Скорость воздуха  в живом сечении аппарата

 

Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха  определяем по формуле Юдина

Для шахматного пучка труб и

   
 

Где       

Величина  с_z зависит от количества рядов труб по глубине; при

Критерий   Рейнольдса

  

Коэффициент

Критерий Нуссельта

Коэффициент теплоотдачи  со стороны воздуха

Приведенная высота круглого ребра

Эффективность круглого ребра трапециевидного  сечения

,

Где — теплопроводность  ребра ;  — средняя толщина ребра.

Чтобы учесть неравномерность толщины  ребра по его высоте,  в расчет вводится поправка  в   зависимости   от   отношения при а коэффициент эффективности ребра с учетом поправки

Площади поверхности 1 м оребренной трубы:

;

Эффективность всей оребренной поверхности  при  хорошем контакте ребер с трубой

Приведенный коэффициент теплоотдачи

  

  Коэффициенты  теплоотдачи от хладагента в условно  принятых зонах снятия перегрева  пара и охлаждения жидкого хладагента рассчитываются по формулам

(зона ОХЛ);

при 

— длина оребренной трубы конденсатора;

(зона П,   рис. 1);

при  условии,   что  определяющая температура, _{где и} — среднемассовая   температура

теплоносителя на входе и выходе трубы:

Массовый расход фреона

Скорость движения пара в зоне снятия перегрева

Скорость движения жидкости в зоне охлаждения жидкости

где — площадь сечения,

Критерий  Рейнольдса критерий Прандтля _{, где} — коэффициенты теплопроводности, динамическая вязкость и удельная изобарная теплоемкость теплоносителя; — площадь проходного сечения и периметр трубы, где

Эквивалентный диаметр

 

Теплофизические характеристики    пара   определяем    при  ; ; ; ,

 при  определяем теплофизические характеристики жидкого фреона;

; ; ; .

     2.1. Зона снятия перегрева пара.

Коэффициент теплоотдачи определяется из критериального уравнения

где критерий  Рейнольдса _,

 Для труб с коэффициент _, для прямой  трубы _,

.

Коэффициент   теплоотдачи

     2.2. Зона   конденсации    паров   фреона.

Коэффициент   теплоотдачи    со   стороны  конденсирующего фреона определяется по уравнению

где — коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося фреона;

 — расходное массовое  паросодержание потока  на  входе и выходе из участка конденсации, Тогда

;

Удельный  тепловой поток со стороны воздуха, отнесенный к внутренней поверхности трубы,

.

Коэффициент оребрения  поверхности трубы

Удельный тепловой поток со стороны агента, отнесенный к внутренней поверхности трубы,

Из графика  рис. 2  

Площадь наружной поверхности данной зоны

тогда коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующего фреона

     2.3. Зона охлаждения жидкого фреона.

Коэффициент теплоотдачи  со стороны жидкого  фреона

где критерий  Рейнольдса

критерий   Нуссельта

 

Рис. 2. Графический  метод   определения   температуры  стенки  и средней    плотности    теплового потока 
 
 
 

Коэффициент теплопередачи

для зоны снятия перегрева

для зоны конденсации

для зоны охлаждения

В связи  с малыми значениями коэффициента теплопередачи  в зонах снятия перерегрева и  охлаждения жидкого фреона лучше перейти на использование гладкиx медных труб. Тогда площадь живого сечения конденсатора в этих зонах

Скорость воздуха  в живом сечении

Критерий Рейнольдса

 

   
 

Критерий Нуссельта

.

Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха  в зоне снятия перегрева