Самостійна робота № 27

Розрахунок випарників.

Розглянемо приклади наближеного розрахунку випраників-повітороохолоджувачів.

Приклад 1. Визначити режим охолодження, вибрати концентрацію розсолу і підібрати розсільний випраник-повітроохолоджувач камер пристанційного холодильника для зберігання фруктів. Температура повітря в камерах - 0,5⁰ С. Тепловий потік у випарнику Q_в =250 кВт.

Для камер зберігання фруктів перепад температур повітря і розсолу приймається 5-6⁰ С.

Приймаємо температуру розсолу, що виходить з випарника і подається у повітроохолоджувачі камер, t_р2 = - 7⁰ С, підігрів розсолу у повітроохолоджувачі 2⁰ С (температура розсолу, що поступає у випарник,, t_р1 = - 5⁰ С). Температуру кипіння аміаку приймаємо на 5⁰ С нижче температури розсолу, що виходить з випарника.

t₀ = t_р2 - 5 = - 7 – 5 = - 12⁰ С.

Для закритої системи охолодження температура замерзання розсолу повинна бути на 8-10⁰ С нижча температури кипіння. По додатку 4 приймаємо розчин хлористого кальцію з температурою замерзання – 21,2⁰ С. Вміст солі в розчині 12,9 %, щільність розсолу при 15⁰ С ρ=1,2кг/л =1200 кг/м³. Питома теплоємкість розсолу при середній його температурі - 6⁰ С.

с_р = 2,99 кДж/(кг*К).

Середня різниця температур розсолу і холодоагенту, що кипить

^t =((t_р2 - t_р1)/2)- t₀ =(-7+(-5))-(-12) = 6⁰ С.

При такій само різниці температур питомий тепловий потік для аміачних кожухоподібних випарників можна прийняти q_F = 3500 Вт/ м². Площа поверхні випарника

F = Q_и / q_F = 25000 / 3500 = 71,4 м².

Приймаємо по каталогу два кожухоподібні випарники марки ИКТ-40 з площею поверхні

40,7 м² кожний. Витрата холодоносія (м³/с):

V_h= Q’_и /(с_р * ρ_р *^t _р) = 250/(2,99*1200*2) = 0,0348 (м³/с).

^t _р – різниця температур розсолу на вході у випарник і на виході з нього. Для прийнятої витрати доцільно вибрати два робочих насоси і один резервний. Підбираємо три центробіжні насоси 3К-6а з подачею 18 л/с кожний. Насоси повинні бути включені паралельно.

Приклад 2. Розрахувати поверхню хладонового повітроохолоджувача холодильної установки рефрижераторного вагону при повному навантаженні Q₀ =14 кВт для режиму перевезення морожених вантажів (температура повітря у вантажному приміщенні - 20⁰ С). витрата повітря через повітроохолоджувач зданий V=10000 м³/год. По довідниковим даним, при середній температурі повітря - 20⁰ С його щільність ρ=1,39 кг/м³, питома теплоємкість

с_р = 1,005 кДж/(кг*К).

Охолодження повітря у повітроохолоджувачі:

^t = (Q₀ * 3,6) / (V* ρ* с_р)= (14000*3,6)/(1000*1,39*1,005)=3,6⁰ С.

Розрахункову температуру повітря на вході у повітроохолоджувач приймаємо, t₁ = -19⁰ С. тоді температура повітря на виході, t₂ = - 22,6⁰ С. Розрахункова температура кипіння хладону-12 у повітроохолоджувачі прийнята, t₀ = - 26⁰ С.

Середньоарифметична різниця температур повітря і киплячого холодоагенту:

T 3,6

Θ= 2,3 lq (t₁ – t₀)/(t₁ – t₀) = 2,3 lq (-29+26)/(-22,6+26) = 5⁰ С.

Для ребристого повітроохолоджувача з діаметром труб 14-16 мм і відстанню між ними 30-40 мм при середній швидкості повітря в живому січенні 3,5-4,5 м/с коефіцієнт теплопередачі знаходиться в межах 30-45 Вт/(м²*К). Приймаємо k = 35 Вт/(м² /К).

В цих умовах допустимий питомий тепловий потік:

q_F = k* Θ=35*5 = 175 Вт/ м² .

Враховуючи наявність інею на повітроохолоджувачі при перевезенні морожених вантажів, понижаємо розрахункову величину питомого потоку на 30%, - до 122 Вт/ м² . Тоді потрібна теплопередача поверхні повітроохолоджувача:

F= Q₀/q_F =14*10³/122 = 115 м².

Іноді додатково перевіряють достатність розрахункової поверхні випарника для роботи холодильної в режимі охолодження плодів та овочів при температурі повітря, що поступає + 5⁰ С.