Холодильные машины

       

       Рис. 2 Зависимость количества теплоты, отводимой  от подшипника и количества теплоты, выделяющейся при трении от температуры

      Из  графического построения следует, что  тепловой баланс наступает при Т=332,5 К. При этой температуре:

коэффициент нагруженности  

z=

;

относительный эксцентриситет c=0,66; минимальная толщина масляного слоя

h_min=(d/2)(1-c)y=(0,06/2)(1-0,66)∙0,98·10^-3=10,58×10^-6м.

       Допустимая  величина [h_min], больше которой должно быть полученное значение h_min , определяется так:

[h_min]=h_Д+h_ш+h_п,

где h_Д=2¸3 мкм – рабочая толщина масляного слоя;

       h_ш=1,6 мкм – высота неровностей на поверхности шейки по 9-му классу (ГОСТ 2789-73);

       h_п=3,2 мкм – высота   неровностей на поверхности вкладыша по 8-му классу (ГОСТ 2789-73):    

[h_min]=3×10^-6+1,6×10^-6+3,2×10^-6=7,8×10^-6м.

       Необходимая подача масляного насоса:

V=Q_тz,

где Q_т=2,08×10^-6 м³/с – расход масла через подшипник при Т=332,5 К; z=8 – число кривошипных подшипников:

V=2,08×10^-6×8=16,64×10^-6 м³/с.

 

3 Разработка конденсатора. 

     3.1Тепловой расчет конденсатора

В качестве элемента поверхности теплопередачи принимаем  гладкую стальную трубу диаметром  46×3 мм.

Определим температуру  предела охлаждения:

.

Принимаем относительную  влажность воздуха 70%.

Тепловой поток  конденсации равен:

кВт.

Массовый расход воздуха определяем по приближенной эмпирической зависимости:

,

где ρ_в – плотность воздуха при температуре наружного воздуха Т₁ и влажности φ₁.

кг/м³;

кг/с.

Энтальпия воздуха  после конденсатора:

кДж/кг.

Коэффициент теплоотдачи  от стенки трубы к воде, стекающей  пленкой  Вт/(м²·К), где Г=0,05 кг/(м·с) – интенсивность орошения на 1м горизонтальной трубы с одной ее стороны; 0,85 – коэффициент учитывающий неравномерность орошения труб водой.

Площадь поверхности  теплопередачи F_н определяем в такой последовательности. Принимаем ориентировочное значение q_н и находим по условию теплопередачи от аммиака к воде. Далее определяем параметры воды и воздуха в конденсаторе и значение F_н по условиям тепло- и массообмена между ними. В случае различия значений F_н более чем на 3% принимаем другое значение q_н и повторяем расчет.

Коэффициент теплопередачи  со стороны конденсирующегося аммиака или

Для дальнейшего  расчета необходимо принять значение плотности теплового потока. Принимаем  q_н=3000м² (рекомендуемые значения q_н=2400÷4000Вт/м²).

 Вт/м²;

 Вт/(м²·К).

Коэффициент теплопередачи  от аммиака к воде при принятом значении термического сопротивления  загрязнений R_загр=0,6·10^-3 (м²·К)/Вт составляет:

 Вт/(м²·К).

Средняя температура воды в конденсаторе t_ω определяется из уравнения:

,

где

Энтальпия насыщенного  воздуха при этой температуре  h_ω=66,3кДж/кг

Разность энтальпий  насыщенного воздуха при температуре  t_ω и воздуха в среднем состоянии: кДж/кг.

Энтальпия воздуха  в среднем состоянии  кДж/кг.

Этому состоянию  воздуха соответствуют следующие  параметры:

t_ср=18,7ºС; с_в=1,05 кДж/(кг·К); λ=2,57 Вт/(м·К); ν=14,95·10^-6 м²/с; Pr=0,703.

Площадь наружной поверхности основной секции конденсатора м².

Это значение F_н следует проверить по условиям тепло- и массообмена между водой и воздухом:

Значение коэффициента А выбираем в зависимости от t_ω.

В данном случае для t_ω=22,5ºС принимаем А=0,97.

Коэффициент β, учитывающий увеличение площади  наружной поверхности водяной пленки за счет струй и капель воды, выбирают в пределах 1,5-2. Принимаем β=1,94.

Для расчета  коэффициента испарения σ определяем коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании воздухом шахматного пучка гладких труб. Для этого случая уравнение подобия имеет вид:

.

Определим Рейнольдса, приняв скорость воздуха в живом  сечении пучка равной 2,6 м/с:

.

Для переходного режима движения с=0,4 и m=0,6. Принимаем число рядов труб по ходу воздуха z=8, тогда ε_z=0,96.

Число Нуссельта 

Коэффициент теплоотдачи  Вт/(м²·К)

Коэффициент испарения  кг/(м²·с).

Площадь наружной поверхности аппарата, определяемая по условиям тепло- и массообмена  между водой и воздухом м².

Таким образом, оба значения F_н (58 и 58,045 м²) практически одинаковы и можно принять F_н=58 м².

Расход циркулирующей воды кг/с.

Расход испарившейся воды, увеличенный на 10% для учета  уноса капель воздухом:

 кг/с.

3.2 Конструктивный расчет конденсатора

Основные размеры  аппарата следующие:

произведение  длины горизонтального участка трубы l на число параллельно орошаемых секций n_c:

м, принимаем l=2,9м;

тогда ;

ширина фронтального сечения при горизонтальном шаге труб

: м;

число горизонтальных труб в одной секции z определим из уравнения :

;

высота теплообменного пучка при вертикальном шаге:

м: м.

Проверяем скорость воздуха в живом сечении. Площадь фронтального сечения м².

Площадь проекции труб на фронтальное сечение:

 м².

Площадь живого сечения:

м².

Скорость воздуха  в живом сечении 

м/с.

Полученное значение равно скорости воздуха принятой при расчете α_ω (2,6м/с). 

 

4.Разработка  испарителя 

4.1 Тепловой расчет  испарителя

       Расчёт  панельного испарителя холодопроизводительностью Q₀=142кВт для охлаждения рассола CaCl₂.

       Температура рассола на выходе из испарителя:

        ;  

К

Температура рассола  на входе в испаритель:

      ;  

      К

     Средняя температура рассола в аппарате:

      К

     Средняя логарифмическая разность температур в аппарате:

      ºС.

При температуру  кипения Т₀=252К принятая температура замерзания рассола К. Принимается раствор CaCl₂ c = 241,95К.

Свойства рассола  при средней температуре Т=257,5 К.

Массовая  доля ξ, %	25,7
Плотность ρ, кг/м3	1240
Удельная  теплоемкость сs, кДж/(м·К)	2,847
Коэффициент:
теплопроводности  λs, Вт/(м·К)	0,514
кинематической вязкости νs, м2/с	9,36·10-6
динамической вязкости μ, Па·с	6,75·103
Число Прандтля Prж	46

 

     Основные  размеры панелей, характеризующие  теплопередающую поверхность: шаг  каналов по длине панели м;

     внутренний  диаметр канала м;

     длина панели м;

     высота  панели м;

     число каналов в панели ;

     число панелей в секции ;

     длина секции м;

     диаметры  парового коллектора м м;

     диаметры  жидкостного коллектора м м.

Внутренняя площадь  теплопередающей поверхности одной  секции:

,

где внутренняя площадь теплопередающей поверхности  по каналам:

м²;

внутренняя теплопередающая  поверхность коллекторов:

м²;

 м².

Наружная площадь  теплопередающей поверхности

,

где наружная площадь  теплопередающей поверхности по каналам:

 м²;

наружная теплопередающая  поверхность коллекторов:

 м²;

 м²;

м.

Расчет коэффициента теплоотдачи со стороны рассола, отнесенного к внутренней поверхности:

число Рейнольдса ,

где ω=0,2м/с –  принятая скорость рассола в баке испарителя;

число Нуссельта 

коэффициент теплоотдачи:

Вт/(м²·К).

Плотность теплового  потока в аппарате, отнесенная к внутренней поверхности:

со стороны рассола:

со стороны  аммиака:

.

Далее следует  решить систему двух уравнений учитывая что:

 и 

     Определяем плотность теплового потока а аппарате графическим решением системы уравнений.

     Для построения графиков задаемся значением  определяем из первого уравнения, затем для каждого полученного значения находим из второго уравнения.

     Решение данной системы уравнений произведем с помощью ЭВМ используя программу  «Microcoft Excel»