Курсовая тепломассообмен. Расчет компрессионной холодильной установки г. Барнаул,хладагент
Скачать 2.04 Mb.
|
Тепловой расчет и выбор компрессораПри проектировании холодильных установок в качестве исходных данных обычно задаются холодопроизводительностью и режимом работы машин. Для выбора компрессора необходимо найти номинальную холодопроизводительность, а также теоретическую объемную подачу и мощность двигателя. Тепловой расчет компрессора производится после построения цикла в порядке, приведенном ниже. Удельная холодопроизводительность цикла, кДж/кг
кДж/кг. Так как рабочие процессы в компрессорах объемного сжатия можно считать изоэнтропными лишь теоретически, то в расчетах реальных установок необходимо учитывать индикаторный КПД компрессора:
где – коэффициент невидимых потерь; в – эмпирический коэффициент, равный: 0,001 – для бескрейцкопфных машин. Индикаторный коэффициент подачи
где – депрессия соответственно при нагнетании и всасывании, принимают 5–10 кПа; – коэффициент мертвого пространства, равный отношению объема мертвого пространства к объему, описанному поршнем; в расчетах принимается равным Коэффициент невидимых потерь для бескрейцкопфных компрессоров
, для крейцкопфных
Коэффициент подачи компрессора
Энтальпия рабочего агента на выходе из компрессора с учетом индикаторного КПД
, кДж/кг. Удельная работа сжатия компрессора на 1кг пара
, кДж/кг, Удельная работа сжатия компрессора с учетом его электромеханического КПД
, кДж/кг, где – электромеханический КПД компрессора, принимаемый равным 0,9 – 0,93. Удельная тепловая нагрузка на конденсатор
, кДж/кг. Холодильный коэффициент цикла
, Масса циркулирующего хладагента
, кг/с. Действительный объем пара, засасываемого в компрессор
, м3/с. Объемная холодопроизводительность
кДж/м3. Теоретическая объемная подача компрессора
Вследствие того, что в паспорте компрессора указаны параметры при работе в стандартных условиях (t0= –15 С, tк=30 С, tвс= –10 С, tп=25 С), то необходимо пересчитать холодопроизводительность компрессора на заданные параметры. Для этого необходимо построить цикл для заданного рабочего вещества при стандартных условиях и произвести тепловой расчет. (Цикл для стандартных условий представлен ниже) Удельная объемная холодопроизводительность в стандартных условиях
кДж/м3. где – удельная массовая холодопроизводительность и удельный объем, рассчитанные при стандартных условиях. Коэффициент подачи компрессора в стандартных условиях
Стандартная холодопроизводительность
Расчёт для стандартных условий окончен. Адиабатная мощность компрессора
, кВт. Индикаторная мощность
, кВт. Мощность трения
кВт, где Pтр– удельное давление трения: 49 – 69 Па – для бескрейцкопфных прямоточных аммиачных машин. Эффективная мощность
, кВт Электрическая мощность двигателя
, кВт. По стандартной холодопроизводительности и мощности двигателя выбирается компрессор (прил. 3, табл. П 3.1) и записываются его характеристики. По стандартной холодопроизводительности и электрической мощности двигателя выбирается компрессор (прил. 3, табл. П 3.1) П-165 с параметрами (таблица 2 ). Таблица 2 – Параметры компрессора
Тепловой расчет конденсатора Расчет поверхности конденсатора Нагрузка конденсатора Qк = Q0 Nдв, кВт (3.1) , кВт Расход охлаждающей воды в конденсаторе , кг/с. (3.2) , кг/с Среднелогарифмическая разность температур , (3.3) где tб – большая разность температур между потоками в конденсаторе, оС. tм – меньшая разность температур между потоками в конденсаторе, оС. Задавшись скоростью воды для аммиачных конденсаторов =2, м/с, из справочников [2; 3] находим коэффициент теплопередачи =2,4, кВт/(м2.оС). Коэффициент теплоотдачи в реальных условиях , кВт/(м2 .оС),(3.4) где =0,45, термическое сопротивление стенки (м2 .оС)/кВт выбираем по табл. 3.1. Внутренняя поверхность теплообмена конденсатора , м2. (3.5) , м2. Выбираем аппарат с близкой площадью поверхности. Параметры выбранного кожухотрубного горизонтального аммиачного конденсатора представлены в табл. 3.2. (Г.Н. Данилова «Теплообменные аппараты холодильных установок» с.109 табл.4.4) Таблица 3 - Параметры кожухотрубного горизонтального аммиачного конденсатора
3.2. Теоретический расчет коэффициента теплопередачи Рекомендованное значение коэффициента теплопередачи должно быть проверено по формуле , Вт/(м2 .оС) (3.6) , Вт/(м2 .оС) где Fвн/ = dвн/dн - гладкотрубный аппарат; – коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на пучке труб, Вт/(м2.оС); Ен– эффективность наружной поверхности. , (3.7) где αконд – коэффициент теплообмена при конденсации на пучке труб, Вт/(м2∙оС), определяется по формуле. , (3.8) B = 7702– коэффициент теплоотдачи одной трубе из табл. П 3.3 (прил. 3) при tк=33,5 ºC; – среднее количество труб по вертикали: , шт, (3.9) гдеnобщ– общее число труб; Sг, Sв – шаг труб по горизонтали и вертикали (равнопроходное пространство, шаг 0,025 мм). αв– коэффициент теплоотдачи от воды к стене трубы, Вт/(м2 .оС), , Вт/(м2.оС). (3.10) Вт/(м2.оС). Евн – эффективность внутренней поверхности, для гладкотрубных аппаратов. Число Нуссельта . (3.11) где Prж– число Прандтля при tвср=28,5 ºC; Prс– число Прандтля при температуре стенки 30,5 ºC; Еe – коэффициент изменения среднего коэффициента теплоотдачи по длине трубы. (L/d=3/0,025=120>50. => Ee=1) Число Рейнольдса , (3.12) где v – линейная скорость, м/с; d – внутренний диаметр трубки конденсатора (труба 25x2, внутренний 21 мм, наружний 25 мм); λ -теплопроводность воды и υ-кинематическая вязкость принимаются по [2;3] при tк=33,5 ºC. Линейная скорость , м/с, (3.13) , (3.14) где ρ – плотность воды при =28,5 ºC; n–число труб, шт; s – число ходов, шт. Оптимальное значение удельного теплового потока определяется графически. Строятся графики двух тепловых потоков со стороны воды и пара соответственно: и , (рис. 3) Рисунок - 3 Графическое определение искомого теплового потока qиск=6,38 , (3.33) . (3.34) Окончательно поверхность аппарата. , м2. (3.35) , м2. |