«расчет воздухоохладителя» icon

«расчет воздухоохладителя»




Скачати 235.57 Kb.
Назва«расчет воздухоохладителя»
Дата04.07.2012
Розмір235.57 Kb.
ТипМетодические указания

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ


к выполнению курсового проекта

по дисциплине “ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ
УСТАНОВОК”

для студентов специальности

7.090520 “Холодильные машины и установки”

дневной формы обучения

Раздел «РАСЧЕТ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ»


Сумы

Изд-во СумГУ

2007

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет


К печати и в свет

разрешаю на основании

«Единых правил», п. 2.6.14


Заместитель первого проректора-

начальник организационно-

методического управления В.Б. Юскаев


^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта

по дисциплине “ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ
УСТАНОВОК”

для студентов специальности

7.090520 “Холодильные машины и установки”

дневной формы обучения

Раздел «РАСЧЕТ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ»


Все цитаты, цифровой,

фактический материал

и библиографические

сведения проверены,

написание единиц

соответствует стандартам


Составитель В.М. Арсеньев

Ответственный за выпуск С.М. Ванеев

Декан инженерного факультета А.А. Евтушенко


Сумы

Изд-во СумГУ

2007

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Проектирование холодильных установок”./ Составитель В.М. Арсеньев.- Сумы: Изд-во СумГУ, 2007.- 19с.


Кафедра технической теплофизики


Учебное издание


^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта

по дисциплине “ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ
УСТАНОВОК”

для студентов специальности

7.090520 “Холодильные машины и установки”

дневной формы обучения

Раздел «РАСЧЕТ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ»


Ответственный за выпуск С.М. Ванеев

Редактор Е.А. Пугаева

Компьютерная верстка Е.В. Казбан


Подп. в печ. 2007, поз.

Формат 6084/16. Бумага офс. Гарнитура Times New Roman Cyr. Печ. офс.

Усл. печ. л. Уч.-изд. л.

Тираж 40 экз. Себестоимость изд.

Заказ №


Изд-во СумГУ при Сумском государственном университете

40007, г.Сумы, ул. Римского-Корсакова, 2

Свидетельство о внесении субъекта издательского дела в Государственный реестр

ДК №2365 от 08.12.2005.

Напечатано в типографии СумГУ

40007, г.Сумы, ул. Римского-Корсакова, 2.

Содержание

С

Общие указания…………………………………………………… 4

1 Конструктивные характеристики поверхностных воздухоохладителей......4

2 Исходные данные для расчета…………………………………….5

3 Расчет тепловлажностных параметров воздухоохладителя…….6

4 Определение коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха.........9

5 Определение коэффициента теплоотдачи со стороны

холодильного агента (хладагента)………………………………10

6 Определение коэффициента теплопередачи и поверхности

теплообмена………………………………………………………12

7 Компоновочный расчет…………………………………………..13

8 Расчет аэродинамического сопротивления……………………..15

Приложение А………………………………………………………16

Приложение Б…………………………………………………........17

Список рекомендованной литературы…………………………….18


3

^ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ


Данные методические указания предназначены для выполнения расчета поверхностного воздухоохладителя, применяемого в камерах холодильных установок и системах кондиционирования воздуха. Методические указания могут быть использованы как для курсового, так и для дипломного проектирования.

Методические указания содержат основные расчетные зависимости и необходимые справочные данные.


^ 1 КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЕЙ


В конструкциях поверхностных воздухоохладителей, как правило, применяют пластинчатое оребрение труб. Известны также воздухоохладители из алюминиевых труб с накатными ребрами. Преимущества пластинчатого оребрения – большая площадь поверхности на единицу объема и меньшее аэродинамическое сопротивление.

В таблице 1.1 приведены рекомендации по выбору геометрических характеристик воздухоохладителей в зависимости от типа рабочей среды, охлаждающей воздух.


Таблица 1.1 – Техническая характеристика трубчато-ребристых поверхностей


Рабочая

среда

Материал

трубок

ребер

Размеры

трубок, мм,

dн х СТ

Размеры ребер, мм

Коэффи-циент

оребре-ния

Компак-

тность,

м23

Удельная

масса,

кг/м2

шаг


tр

тол-щина

р

Фреоны

Медь

алюминий

16х1

7,5 - 15

0,4

10 – 5,6

275 - 150

1,4 – 2.2

Аммиак

сталь

сталь

25х2,5

8,6 - 17,6

0,4

19,2 - 10

225 - 117

2,6 – 3.6

Рассолы

сталь

сталь

22х1,2

7,5 - 15

0,4

17,7 – 9,4

258 - 137

2,6 – 3,12


4

Представленные в таблице 1.1 размеры труб и ребер принимаются при расчете воздухоохладителей с холодопроизводительностью при tо=-7оС, равной 7 кВт и выше. Для воздухоохладителей меньшей холодопроизводительности принимают трубки с размерами 10х0,8 или 12х1 с шагом оребрения 3 мм.

Для фреоновых воздухоохладителей принимают алюминиевые ребра следующих размеров:

- для 8 трубок 154х80х0,4;

- для 4 трубок 74х80х0,4;

- для 2 трубок 80х40х0,4.

При этом рекомендуется выполнять шаг оребрения, переменным в направлении движения воздуха через аппарат: на первых рядах 15 мм, на последующих – 7,5 мм. Применение на первых рядах более разреженного оребрения снижает влияние инееобразования на режимные характеристики воздухоохладителя. Расположение трубок коридорное с одинаковым шагом S=40 мм.

Для аммиачных и рассольных воздухоохладителей применяют пластинчатые стальные ребра размером 130х130х0,3, которые насаживаются на четыре трубки. Расположение трубок коридорное с расстоянием по осям s1= s2 = s = 65 мм.

В воздухоохладителях применяют осевые вентиляторы типа К-109-19 с профилированными лопатками с различными углами поворота. Эти вентиляторы имеют крутопадающие характеристики, что позволяет поддерживать в определенном диапазоне расход воздуха при изменении аэродинамического сопротивления вследствие уменьшения проходного сечения аппарата, вызванного образованием инея.


^ 2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА


Проектировочный расчет воздухоохладителя требует задания следующих режимных параметров:

  • холодопроизводительность при рабочих или стандартных условиях, кВт;

  • средние параметры воздуха в охлаждаемом помещении tкам, кам;

  • вид рабочей среды воздухоохладителя;

5

  • температура кипения хладагента tо, или средняя температура хладоносителя (рассола) tхн.ср.

  • массовый расход хладагента (хладоносителя)

Для воздухоохладителей при отсутствии особых требований в техническом задании рекомендуется принимать:

  • геометрические размеры по данным раздела 1;

  • температурный перепад для потока воздуха

равный 2 - 4оС;

  • скорость воздуха в живом сечении w=3 - 6 м/с;

  • средние значения параметров воздуха в воздухоохладителе равны средним параметрам воздуха в охлаждаемом помещении, т.е tBO=tкам, ВО=кам;

  • число рядов труб по ходу воздуха N2=4 - 12 и в живом сечении (фронтальной плоскости) N1=4 - 16;

  • разность температур между хладагентом (или теплоносителем) и воздухом помещения составляет
    5 - 10оС.

Значения меньше обуславливают худшие массогабаритные показатели аппарата, а большие значения приводят к повышенной усушке охлаждаемых продуктов.


^ 3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ


Для охлаждаемых помещений с применением воздухоохладителей поверхностного типа определяем нижеследующие тепловлажностные параметры:

  • влагосодержание, энтальпию и теплоемкость воздуха по средним параметрам воздухоохладителя:

,

кДж/кгс.в

, кДж/(кгК),

где В=100 кПа – барометрическое давление;

6

- парциальное давление насыщенного водяного пара при средней температуре воздуха ;

  • температура поверхности воздухоохладителя со стороны воздуха

;

  • влагосодержание, энтальпия и теплоемкость воздуха в слое, прилегающем к наружной поверхности воздухоохладителя, с учетом того, что :

,

кДж/кгс.в,

, кДж/кг;

  • средняя теплоемкость воздуха, кДж/(кгК), в интервале температур tBO и tНП

;

  • коэффициент влаговыпадения для воздухоохладителя



  • тепловлажностное отношение, кДж/кг, для воздухоохладителя

;

где при tВО  0оС,

при tВО  0оС;

  • температура воздуха на входе (t1) и на выходе (t2) воздухоохладителя:

t1 = tBO + 0,5 tBO ,

t2 = tBO - 0,5 tBO;

  • энтальпия воздуха, кДж/кгс.в, в состояниях 1 и 2:


7

,

;

  • влагосодержание воздуха в состояниях 1 и 2:

,

;

  • массовый расход сухого воздуха, кгс.в/с, через воздухоохладитель

;

  • массовый расход влажного, кг/с, воздуха через воздухоохладитель

;

  • объемный расход влажного воздуха, м3/с, по условиям входа в воздухоохладитель

,

где Rс.в – газовая постоянная сухого воздуха, кДж/(кгК);

Ps(t1) – парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре t1;

1 – относительная влажность воздуха на входе в воздухоохладитель

;

  • влагоприток, кг/с, к поверхности воздухоохладителя (осушающая способность)

.


8


^ 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ

СО СТОРОНЫ ВОЗДУХА


Теплообмен между воздухом и наружной поверхностью носит сложный характер ввиду совмещения его с массообменом.

Для расчета коэффициента теплопередачи вводят в рассмотрение приведенный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К), с учетом термического сопротивления инея



где коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха с учетом влаговыпадения, Вт/(м2К);

коэффициент теплоотдачи без учета массообмена, Вт/(м2К);

- толщина и средняя теплопроводность инея.

Для расчетов принимать = 2 - 3 мм; = 0,23 Вт/(мК).

Для определения конвективной составляющей коэффициента теплоотдачи используют общепринятые методики [1], [2]. Для коридорного пучка труб с пластинчатыми ребрами можно использовать уравнения:

, Вт/(м2К);

;

;

, м.

В этих уравнениях и - теплопроводность и кинематическая вязкость воздуха при tВО. Линейный размер L вдоль по глубине аппарата принимать, задаваясь числом труб N2,

9

т.е.

м.

Для расчета коэффициентов критерия Нуссельта используются следующие выражения [2]:

;

.


^ 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ СО СТОРОНЫ ХОЛОДИЛЬНОГО АГЕНТА (ХЛАДОНОСИТЕЛЯ)


Кипение хладагентов связано с условиями подвода тепла и в первую очередь с величиной удельного теплового потока, Вт/м2, , которая определяется по зависимости

.

В свою очередь

  • температура поверхности инея

;

  • коэффициент оребрения для ребристого элемента и в целом для аппарата

,

где - площадь поверхности ребра;

- площадь наружной поверхности трубы;

10

- площадь внутренней поверхности трубы;

- расчетная высота ребра, равная шагу установки труб;

.

Для фреонов, кипящих в горизонтальних трубах, средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К), со стороны хладагента определяется по уравнению

,

где иж – массовая скорость жидкой фазы хладагента, кг/(см2);

, кг/(см2),

или

, кг/(см2).

Коэффициенты и n* выбираются из таблицы 5.1.


Таблица 5.1 – Коэффициенты для уравнения теплоотдачи со
стороны хладагента

Хладагент

R12 (R134 а)

R22

R142 в



23,4

32,0

15,0

n*

0,47

0,47

0,57

Для аммиака расчет коэффициента, Вт/(м2К), теплоотдачи при кипении внутри горизонтальных труб выполняется по уравнению

.

Для рассолов, Вт/(м2К),:

,

где Wхн – скорость хладоносителя в трубах, м/с;

при ?р=15 - 25, Wхн ? 1 - 1,5 м/с;

при ?р=5 - 10, W ? 0,5 - 0,8 м/с.

Что касается коэффициентов и , то они выбираются из таблиц 7.9 и 7.1 соответственно [2].

11

^ 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ И ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА

Для расчета коэффициента теплопередачи, Вт/(м2К), используется выражение, учитывающее все термические сопротивления между воздухом и охлаждающей средой

,

где Ен – коэффициент эффективности наружной поверхности воздухоохладителя

,

=1…0,75 – коэффициент, учитывающий сопротивление контакта между трубкой и ребром. Для монолитной конструкции =1, для насадных ребер =0,85 - 0,7; для насадных с цилиндрической отбортовкой (с воротником) =0,95 - 0,98:




- коэффициент оребрения, отнесенный к наружной поверхности труб;

Ер – коэффициент эффективности ребра;

.

В свою очередь, параметры комплекса :

,

h – условная высота ребра, м;

м;

;

12

- теплопроводность материала ребра, Вт/( мК).

Теплопередающая поверхность, м2, воздухоохладителя вычисляется по уравнению

,

Уточняем температуру наружной поверхности воздухоохладителя

.

Относительная погрешность задания :

.

Если 5%, то расчет повторяется при новом значении .


^ 7 КОМПОНОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ


Задача компоновочного расчета состоит в определении линейных размеров теплообменного блока при заданных значениях шага труб s1 и s2, скорости воздуха и найденной поверхности теплообмена, обеспечивающей отвод от воздуха теплового потока .

Определяем наружную поверхность, м2, ребристого элемента

,

где уравнения для расчета величин и представлены в разделе 5.

Общее количество ребристых элементов аппарата

.

Общая длина оребренных труб аппарата

.

13

Минимальное живое сечение аппарата во фронтальной плоскости

.

Площадь живого сечения между двумя ребристыми элементами во фронтальной плоскости

,

где s1 – шаг трубок во фронтальной плоскости, м.

Количество ребристых элементов во фронтальном сечении аппарата

.

Число рядов труб по ходу воздуха

.

Принимаемая длина труб во фронтальном сечении

,

где - диаметр вентилятора, = 400мм;

- число вентиляторов.

Число рядов труб во фронтальной плоскости

.

Габаритные размеры теплообменного блока:

длина АВО=l;

ширина ВВО=N1  s1;

высота HBO= N2  s2.

Величина l уточняется с учетом округлений числа рядов
N2 и N1.


14

^ 8 РАСЧЕТ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ


Суммарное аэродинамическое сопротивление воздушной полости аппарата с учетом инея, Па, может быть рассчитано по уравнению



где - высота ребра;

;

, кг/м3.

На основе вычисленного р и расхода подбирается вентилятор для воздухоохладителя.


15

^ ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)


Теплофизические свойства сухого воздуха

при атмосферном давлении

t

cp

102

106

106



pr

oC

кДж/(кгК)

Вт/(мК)

Пас

м2

кг/м3




-50

1,013

2,04

14,6

9,23

1,584

0,728

-40

1,013

2,12

15,2

10,04

1,515

0,728

-30

1,013

2,20

15,7

10,80

1,483

0,723

-20

1,009

2,28

16,2

11,79

1,395

0,716

-10

1,009

2,36

16,7

12,43

1,342

0,712

0

1,005

2,44

17,2

13,28

1,293

0,707

10

1,005

2,51

17,6

14,16

1,247

0,705

20

1,005

2,59

18,1

15,06

1,205

0,703

30

1,005

2,67

18,6

16,00

1,165

0,701

40

1,005

2,76

19,1

16,96

1,128

0,699

50

1,005

2,83

19,6

17,95

1,093

0,698



16

^ ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)


Таблица парциального давления насыщенного водяного пара в зависимости от температуры


t

oC

-50

-40

-38

-36

-34

-32

Ps(t)

кПа

0,0038

0,0124

0,01586

0,011999

0,02466

0,03026




t

oC

-30

-29

-28

-27

-26

-25

Ps(t)

кПа

0,0373

0,04146

0,04599

0,05106

0,05639

0,06279




t

oC

-24

-23

-22

-21

-20

-19

Ps(t)

кПа

0,06946

0,07679

0,08479

0,09346

0,1029

0,1133




t

oC

-18

-17

-16

-15

-14

-13

Ps(t)

кПа

0,1246

0,1369

0,1504

0,1650

0,1809

0,1981




t

oC

-12

-11

-10

-9

-8

-7

Ps(t)

кПа

0,2169

0,2373

0,2594

0,2833

0,3094

0,3376




t

oC

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Ps(t)

кПа

0,3681

0,4010

0,4367

0,4754

0,5171

0,5620




t

oC

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Ps(t)

кПа

0,3681

0,4010

0,4367

0,4754

0,5171

0,5620




t

oC

0

1

2

3

4

5

Ps(t)

кПа

0,6108

0,6566

0,7054

0,7575

0,8129

0,8718




t

oC

6

7

8

9

10

11

Ps(t)

кПа

0,9346

1,0012

1,0721

0,1473

0,2271

0,3118




t

oC

12

13

14

15

16

17

Ps(t)

кПа

1,4015

1,4967

1,5974

1,7041

1,817

0,9364

17

СПИСОК

РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Чумак И.Г., Никульшина Д.Г. Холодильные установки: Проектирование.-К.: Выща школа, 1988.-280с.

  2. Холодильные машины: Учебн. для втузов по специальности "Холодильные машины и установки"/Под общ. ред.
    И.А. Сакуна.-Л.: Машиностроение, Ленинград. отделение, 1983.- 510с.



18

Схожі:

«расчет воздухоохладителя» iconРасчет бескаркасных зданий при воздействии температуры буадзе И. Э
Для исключения установки температурных швов необходим достоверный расчет здания на температуру
«расчет воздухоохладителя» icon«технико-экономический расчет теплонасосной установки»
Методические указания к выполнению индивидуального домашнего задания «Технико-экономический расчет теплонасосной установки» по дисциплине...
«расчет воздухоохладителя» iconГосударственный стандарт союза сср расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева гост 28895-91 (мэк 949-88) государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам москва содержание
Расчет неадиабатического коэффициента для токопроводящих жил и расположенных на расстоянии друг от друга проволок экранов 4
«расчет воздухоохладителя» iconУдк 62-83-52 расчет коэффициентов классических регуляторов методом генетических алгоритмов в среде matlab
Введение. Данная статья посвящена вопросам построения систем автоматического регулирования (сар) с использованием классических, пид...
«расчет воздухоохладителя» iconМетодические указания к разработке курсового проекта «Расчет основных технико-экономических показателей деятельности предприятий эт»
Методические указания к разработке курсового проекта «Расчет основных технико-экономических показателей деятельности предприятий...
«расчет воздухоохладителя» iconУдк 621. 671 Исследование и расчет стационарной радиальной силы в ступенях с кольцевыми и комбинированными отводами
Исследование и расчет стационарной радиальной силы в ступенях с кольцевыми и комбинированными отводами
«расчет воздухоохладителя» iconНазвание
«Технология листопрокатного производства» Раздел «Изготовление горячекатаных широких полос и расчет режимов их прокатки»
«расчет воздухоохладителя» iconДокументи
1. /Расчет и конструирование электрических машин 1984.djvu
«расчет воздухоохладителя» iconДокументи
1. /Расчет и конструирование электрических машин 1984.djvu
«расчет воздухоохладителя» iconАринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв
Абрамович И. А. Сети и сооружения водоотведения. Расчет, проектирование, эксплуатация. Харьков: Глобус, 2005. 288 с
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи