Методические указания по выполнению курсовго проекта (стр. 9 из 19)

В практических расчетах средне логарифмическая разность температур заменяется среднеарифметической

где t ₁ - температура поверхности испарителя в начале работы компрессора (°С )

t₂ - температура поверхности испарителя в конце работы компрессора (° С )

Тепловая нагрузка испарителя выразится так:

Q_о = Q_н+Q_вн

где Q_н- теплоприток к наружной поверхности испарителя (Дж)

Q_вн - теплоприток к внутренней поверхности испарителя

Тогда воспользовавшись формулой (12) запишем:

где

tˆ_ср.в - средняя температура в морозильном отделении холодильника заданная по ТУ

Коэффициент теплопередачи K_u - лежит в пределах (5—9) Вт /( м²

К)

По данным зарубежных источников (8—8,2) Вт /( м²

К)

На основании формул 15, 16, 17 получим:

пример 1

Принимаем К_И = 12 Вт/м² · К, и подставим в формулу (14)

∆t_СР = ( t₁ + t₂ ) / 2,

где

t₁ – температура поверхности испарителя в начале работы компрессора, ^оС; t₁ = При запуске компрессора поверхность испарителя = - 12^оС;

t₂ – температура поверхности испарителя в конце работы компрессора, ^оС; t₂ = -18^оС.

1. Рассчитываем площадь испарителя холодильной камеры.

Тепловая нагрузка на испаритель составляет 25% от Q_о:

Q₁ = 0,25 · Q_о = 0,25 · 192,72 = 48,2 Вт.

Средняя температура в камере 0^оС = t₁

t₂ = (0 + ( - 30 )) / 2 = - 15^оС,

где ( - 30 ) – температура кипения хладагента

∆t_{СР. И} = (0 + ( - 15 )) / 2 = - 7,5^оС

Q₁ = 48,2 Вт, К_И = 12 Вт / м²· К

F₁ = Q₁ = 48,2 = 0,54 м²

К_И · │t_{СР. И} │ 12 · │- 7,5 │

40% площади испарителя приходится на площадь трубопровода и 60% на площадь оребрения:

F_ТР = 0,4 · 0,54 = 0,216 м²;

F_ОРЕБ = 0,6 · 0,54 = 0,324 м².

2. Рассчитываем площадь испарителя морозильной камеры.

Средняя температура в камере t₁ = - 18^оС

Тепловая нагрузка на испаритель , Q₂

Q₂ = 0,75 × Q_о = 144,54 Вт.

Коэффициент теплопередачи выбираем К_И = 12 Вт/ м² · К

t₁= t_C_Р = - 18^оС

t₂ = ( - 18 + ( - 30 ) ) / 2 = - 24^оС

∆t_{СР. И} = ( - 18 + ( - 24 ) ) / 2 = - 21^оС

F₂ = 144,54 = 0,57 м².

12· │- 21 │

40% площади испарителя приходится на площадь трубопровода и 60% на площадь листа:

F_ТР = 0,4 · 0,57 = 0,228 м²;

F_ОРЕБ = 0,6 · 0,57 = 0,342 м².

8. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА

Теплоотдающая поверхность конденсатора определяется из формулы:

где Q_кон- тепловая нагрузка конденсатора Дж

К_к – коэффициент теплопередачи конденсатора Вт /( м²

К)

Dt_ср - средний температурный напор (°С)

Тепловая нагрузка конденсатора определяется из выражения:

Где W - мощность электродвигателя компрессора Вт

Теплоотводящими элементами холодильного агрегата являются конденсатор и компрессор. Причем, компрессором отводятся 30—40 % тепла.

Следовательно, конденсатор отводит 60—70 % всего тепла. Поэтому в выражении (19) стоят коэффициенты 0,6 ¸ 0,7

Средний температурный напор Dt_ср конденсатора принимает близким к разности температур конденсирующего хладагента и воздуха омывающего конденсатор Dt_ср =(t_ср-t_вз) (21)

Во всех расчетах t конденсирующего хладагента принимается постоянной + 55 °С

Экспериментально установлено, что для ребристо трубных конденсаторов

t_ср=0,9 (t_ср –t_вз) (22)

В инженерных расчетах ребристо трубных конденсаторов коэффициент теплопередачи К_к определяется как:

Таким образом:

Пример

1. Определяем необходимую площадь теплопередающей поверхности конденсатора:

F_КД = Q_КД / ( К_КД · ∆t_КД ) , м²

где Q_КД – тепловая нагрузка конденсатора, Вт;

К_КД – коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/ м²· К;

∆t_КД – средний температурный напор, ^оС.

Q_КД = 0,7 ( Q_о/ m + 0,6 W ),

где m – коэффициент рабочего времени холодильника, m = 0,8;

W – мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, W =

= 400 Вт;

Q_о – суммарные теплопритоки в шкаф холодильника, Q_o = 192,72

Вт.

Q_КД = 0,7 ( 192,72 / 0,8 + 0,6 · 400 ) = 337 Вт

К_КД = 4,78 ⁴√ 65 - 55 = 27,7 Вт/м²· К, t_КД = ⁴√ t_К - t_ОС,

где t_К = 65^оС – температура конденсации;

t_ОС = 55^оС – температура окружающей среды.

t_КД= 0,9 (t_К – t_ОС ) = 0,9 ( 65 – 55 ) = 9 ^оС

F_КД = 337 / ( 27,7 · 9 ) = 1,35 м²

40% площади конденсатора приходится на предконденсатор

F_ПК = 0,4 · 1,35 = 0,54 м²

Площадь оребрения листа конденсатора составляет 30% площади конденсатора:

F_ТР.пк = 0,54 · 0,7 = 0,378 м²

F_Тро = 1,35 · 0,7 = 0,945 м².

L_ТР = F_{ТР. ОБЩ} / ПD = 1,32 / ( 3,14 · 0,003 ) = 10,1 метров.

Длина каналов конденсаторов L_ТР = 10,1 м.

Длина каналов предварительного конденсатора составляет:

L_ТР.ПК = 4,04 м.

Длина каналов конденсатора составляет:

L_ТР.КД = 6,06 м.

10. РАСЧЕТ КАПИЛЛЯРНЫХ ТРУБОК

В капиллярной трубке происходят процессы адиабатического (с подводом или отводом тепла ) течения с большой скоростью и , соответственно, с большой потерей напора в начале жидкого , а затем смеси жидкого и парообразного хладонов.

Сложность расчета капиллярных трубок связана с большим числом факторов, влияющих на процессы течения. Так, например, при непрерывной работе машины в установившемся тепловом режиме следует учитывать: состояние хладона на входе в трубку ( давление, степень переохлаждения жидкости или паросодержание, скорость ), длину и диаметр трубки, её шероховатость, число витков, диаметр витков, давление за трубкой, теплообмен с окружающей средой и с теплообменником, размеры теплообменника ( длина, конструкция, место расположения по длине капиллярной трубки ), форму и размеры спиральных участков трубки с обеих сторон теплообменника, состояние масло – хладоновой смеси, поступающей в теплообменник из испарителя.

Наиболее практичным является расчет (выбор размеров) по номограмме, составленной для непрерывной работы в установившемся тепловом режиме.

Последующая корректировка размеров трубки проводится после экспериментальной проверки работы холодильника при различных режимах и условиях эксплуатации.

Расчеты выполняются в двух вариантах: конструктивном – определение размеров трубки при заданной пропускной способности и условиях работы; проверочном – определение пропускной способности по заданным размерам в условиях работы.

Используя номограммы для расчета капиллярных трубок на хладоне R 134а при Ро £ Рк, определим длины капиллярных трубок.

1. Определяем длину основной трубки по данным :

G = 0,323 ·10^–3 кг/ с = 11,641 кг/ час – теоретический массовый расход хладагента;

Р₁ = 13,526 ·10⁵ Па – давление перед трубкой;

t₁’’ = 62^оС – температура насыщения;

Dt_{1 КГ} = t_{1 КГ}’’ – t_{1 КГ} = 62 – 55 = 7^оС – степень переохлаждения хладона ;

d_ВН = 0,83·10^–3 м – внутренний диаметр капиллярной трубки.

Используя эти данные, по номограмме находим длину:

L = 2,5 м, l = L / d_ВН = 3000

2. Определяем длину капиллярной трубки для испарителя холодильной камеры:

G_ХК = 0,3 · G = 0,3 · 0,323 ·10^–3 = 0,696 ·10^–3 кг/с = 3,345 кг/час;

Методические указания по выполнению курсовго проекта (стр. 9 из 19)

Принимаем КИ = 12 Вт/м2 · К, и подставим в формулу (14)

Принимаем К_И = 12 Вт/м² · К, и подставим в формулу (14)