Методические указания по выполнению курсовго проекта (стр. 17 из 19)
где ε - коэффициент гидравлического сопротивления;
Re1п - число Рейнольдса, характеризующее соотношение сил инерции и сил вязкости в потоке паров хладагента;
Рг1п - число Прандтля, характеризующее соотношение молекулярных свойств переноса количества движения и теплоты и определяемый при температуре Тх.
где W1п - средняя скорость хладагента на участке тепловой стабилизации;
V1п - коэффициент кинематической вязкости хладагента при температуре Тх.
где υ1, υ9 - удельный объем перегретой и насыщенной жидкости хладагента, определяемый при расчете цикла холодильного агрегата.
где Δ - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности
трубопровода, для медных трубопроводов Δ = 1,5×10-6м.
Коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности участка термической стабилизации рассчитывается как сумма двух составляющих: коэффициента теплоотдачи αкп учитывающего влияние конвективного теплообмена, и коэффициента теплоотдачи αлп учитывающего влияние теплообмена избиением:
α2п = αкп+αлп =7,1804+1,9643=9,1447Вт/м2·К
,где Nu2п - число Нуссельта
λв - коэффициент теплопроводности воздуха при температуре Тос
d2к - наружный диаметр трубопровода.
, 
где Рrв - число Прандтля для воздуха при температуре Тос
Сгп - число Грасгофа, характеризующее эффективность подъемной силы, которая вызывает свободно-конвективное движение потока
,где β = 1 / Toс - температурный коэффициент объемного расширения воздуха;
Тп = 0,5 × (Тп1+Тп2) – средняя температура наружной поверхности участка тепловой стабилизации;
Vв - коэффициент кинематической вязкости воздухе.
Лучистая составляющая коэффициента теплоотдачи рассчитывается на основе закона Ньютона - Рихмана:
где qлп - плотность теплового потока, определяемая из уравнения:
где σ = 5,67×10-8 Вт/м · К - постоянная Стефана - Больцмана;
εс = 0,9 - коэффициент полного нормального излучения поверхности конденсатора;
εв = 0,3 - коэффициент полного нормального излучения влажного воздуха.
6.6.5. Тепловой и конструкторский расчет конденсатора холодильной камеры.
6.6.5.1. Тепловая стабилизация
Зона тепловой стабилизации включает в себя нагнетательный патрубок компрессора, нагнетательный трубопровод и часть конденсатора. На участке тепловой стабилизации происходит отвод теплоты от перегретых паров хладагента за счет теплообмена с окружающей средой. Температура паров хладагента снижается до температуры насыщения при данном давлении, т.е. до температуры конденсации.
Площадь теплопередающей поверхности участка тепловой стабилизации рассчитывается из уравнения:
,где Qt - количество теплоты, отводимой от хладагента на участке тепловой стабилизации;
Кt - коэффициент теплопередачи;
ΔТt - средняя логарифмическая разность температур. Количество теплоты, отводимой от хладагента в зоне тепловой стабилизации, рассчитывается из соотношения:
Qt = (i7 - i8) ×Ga = (706,84·103 – 629,76·103) ×1,51·10-3 = 116,391Вт,
где i7 , i8 - энтальпия соответственно перегретых и насыщенных паров хладагента, определяемая из расчета цикла холодильного агрегата;
Средняя логарифмическая разность температур вычисляется следующим образом:
,где Tc1 = 345,25К - температура стенки нагнетательного патрубка у выхода из компрессора;
Тc2 = 326К - температура стенки конденсатора в конце участка тепловой стабилизации.
При проведении расчетов температура Tс1, в среднем, принимается равной Tс1 = Т7 - 20К, температура Тс2 задается из условия: Тс2 = ТK – 2К.
Коэффициент теплопередачи участка тепловой стабилизации рассчитывается из уравнения:
,где α1t, α2t коэффициенты теплоотдачи соответственно на внутренней и наружной поверхностях;
λм - коэффициент теплопроводности материала трубопроводом при температуре Тс = 0,5(Tс1 + Tс2) = 335,625К
δс - толщина стенки трубопровода.
Коэффициент теплопроводности для трубопроводов из меди при Т=273К составляет
λм = 393 Вт/м · К, при Т = 373К – λм = 385 Вт/м · К, для промежуточных значений температуры вычисляется на основе приведенных данных методом линейной интерполяции.
Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности участка тепловой стабилизации рассчитывается на основе критериального уравнения:
,где Nu1t - число Нуссельта, характеризующее интенсивность теплоотдачи от паров хладагента;
λ1t - коэффициент теплопроводности паров хладагента при температуре Тх = 0,5 [(T7 -15) + Тk] =339,125К;
d1k - внутренний диаметр трубопровода.
,где ε - коэффициент гидравлического сопротивления;
Re1t - число Рейнольдса, характеризующее соотношение сил инерции и сил вязкости в потоке паров хладагента;
Рr1t -число Прандтля, характеризующий соотношение молекулярных свойств переноса количества движения и теплоты и определяемый при температуре Тx.
,где W1t - средняя скорость хладагента на участке тепловой стабилизации;
υ1t = 0,2342 × 10-6 м2/с - коэффициент кинематической вязкости хладагента при температуре Тx.
,где υ7, υ8 - удельный объем перегретых и насыщенных паров хладагента, определяемый при расчете цикла холодильного агрегата.
где Δ - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности трубопровода, для медных трубопроводов Δ = 1,5×10-6 м.
Коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности участка термической стабилизации рассчитывается как сумма двух составляющих:
a2t = aКТ +aЛТ = 10,7112+ 2,1689=12,88 [Вт/м2·К],
коэффициента теплоотдачи αкт учитывающего влияние конвективного теплообмена, и коэффициента теплоотдачи αлт учитывающего влияние теплообмена избиением:
где Nu2t - число Нуссельта;
λв =2,688×10-2 Вт/м·К - коэффициент теплопроводности воздуха при температуре Тос;
d2K - наружный диаметр трубопровода.
где Рrв =0,699 - число Прандтля для воздуха при температуре Тос;
Сгt - число Грасгофа, характеризующее эффективность подъемной силы, которая вызывает свободно-конвективное движение потока:
где β = 1 / Toс - температурный коэффициент объемного расширения воздуха;
Тст = 0,5(Тс1+Тс2) = 335,625К - средняя температура наружной поверхности участка тепловой стабилизации;
υв - коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре Tст.
Лучистая составляющая коэффициента теплоотдачи рассчитывается на основе закона Ньютона - Рихмана:
где qЛТ - плотность теплового потока, определяемая из уравнения:
где σ = 5,67 × 10-8 Вт / м ·К - постоянная Стефана - Больцмана;
εс = 0,9 - коэффициент полного нормального излучения поверхности конденсатора;
εв = 0,3 - коэффициент полного нормального излучения влажного воздуха.
6.6.5.2. Конденсация хладагента
Площадь теплопередающей поверхности основной части конденсатора, в которой происходит процесс конденсации хладагента, вычисляется из уравнения: