Реферат

Реферат Вибір конструкції кожухотрубного конденсатора холодильної машини

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 25.12.2024





МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
                                                                           Кафедра технічної криофізики
КУРСОВА РOБОТА

Вибір конструкції кожухотрубного

 конденсатора холодильної машини
Зав. кафедрою: д.фіз-мат. наук . н., проф.                                   Свистунов В. Н.
Керівник, кт. наук, ст. викладач                                                   Карпенко М. П
Нормо контроль, ст. викладач                                                       Оверко М. Є.
Виконав: студент гр. ФТ-25                                                           Новіков А.О.
Харків 2008
РЕФЕРАТ
Отчет по КР: 42 страницы, 3 рисунков, 5 источников, 8 таблицы
Ключевые слова, КОНДЕНСАТОР, ХОЛОДИЛЬНЫЙ АГЕНТ, ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА, ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦЫКЛИ, РЕКУПЕРАЦИЯ, КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВОК.
В данной курсовой работе рассмотрен расчет и выбор кожухотрубних конденсаторов, их главные элементы, классификация и принцип действия. Также рассмотрены свойства рабочих веществ для оборудования холодильных установок.


РЕФЕРАТ
Звіт по КР: 42 сторінки, 3 малюнків, 5 джерел, 8 таблиці
Ключові слова, КОНДЕНСАТОР, ХОЛОДИЛЬНИЙ АГЕНТ, ТЕПЛОВЕ НАВАНТАЖЕННЯ, ХОЛОДИЛЬНІ ЦИКЛІ, РЕКУПЕРАЦІЯ, КОНСТРУКЦІЇ УСТАНОВОК.
В даній курсовій роботі розглянутий розрахунок і вибір кожухотрубних конденсаторів, їх головні елементи, класифікація і принцип дії. Також розглянуті властивості робочих речовин для устаткування холодильних установок.




ABSTRACT
Report on KR: 42 page, 3 pictures, 5 sources, 8 table
Keywords, CONDENSER, REFRIGERATION AGENT, THERMAL LOADING, REFRIGERATION TSIKLI, REKUPERATSIYА, CONSTRUCTIONS OF OPTIONS.
In the given term paper the computation and choice of koguhotrubnih condensers, their staples, classification and principle of action is considered. Properties of working matters for the equipment of refrigeration units are also considered.


ЗМІСТ
Вступ……………………………………………………………………..….……..6

1. Аналітична частина

1.1 Класифікація конденсаторів…………………...………………….……….….7

1.2. Конструкція конденсаторів……………………………………….………….8

1.3. Холодильні агенти…………………………………………………..……….11

1.4. Сфера застосування…………………………………………………….……12

1.5. Методика розрахунку…………………………………………….………….13

1.5.1. Холодильний цикл……………………………………………………..….13

1.5.2. Методика теплового розрахунку…………………………………….…...16

1.5.3 Методика гідравлічного розрахунку………………………………...……24

2. Розрахункова частина

2.1. Вхідні дані…………………………………………………..…………..........26

2.2 Результати розрахунку циклу……………………………………….…….…28

2.3. Результати теплового та гідравлічного розрахунку……………………….32

Висновок………….………………………………………………………………34

Список літератури………………………………………………………………..35

Додаток А (Програма розрахунку не оребреного конденсатора для R134a)...36


Додаток Б (Програма розрахунку оребренного теплообмінника для R22)......39

Додаток В (Програма для розрахунку циклів)…………………………………42


 ВСТУП

 |туп|

По функціональному призначенню теплообмінні апарати парових компресійних машин можна розділити на дві групи: основні – конденсатори і випарники; допоміжні – переохолоджувач і охолоджувач мастила.

 Головним|чільним| призначенням теплообмінних апаратів є|з'являється| передача теплоти від однієї робочої середи|середовища| до іншої або через розділову поверхню, або при їх безпосередньому контакті. Конденсатор, зокрема, визначає при цьому режим роботи холодильного агента і машини в цілому, оскільки|тому що| робота всіх елементів холодильної машини тісно взаємозв'язана. Одним з результатів взаємодії елементів холодильної машини можна рахувати тепловий стан|достаток| компресора, визначуваний сталою температурою обмотки вбудованого електродвигуна, оскільки|тому що| від нього зрештою|врешті решт| залежить працездатність компресора.

Конденсатори, випарники і інші теплообмінні апарати в значній мірі|значною мірою| визначають масогабаритні| і енергетичні показники холодильних машин. Наприклад, доля випарно-конденсаторних агрегатів в загальній масі холодильних машин складає   50 – 70 %.

Головним|чільним| фактором, що впливає на режим роботи конденсатора і агрегату в цілому|загалом|, є|з'являється|  температура навколишнього|довколишнього| повітря, величина якої визначає перш за все|передусім| значення температури конденсації – одного з основних робочих параметрів та конструкція (тип) теплообмінного апарата.

Правильний вибір конденсатора для конкретної холодильної машини завжди актуальна задача, так як від його характеристик залежить:

-         малогабаритні характеристики холодильної машини

-         затрати на охолодження конденсатора

-         відповідна ціна




1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД
1.1 Класифікація конденсаторів

Всі конструктивні види рекуперативних теплообмінних апаратів можуть бути розділені на три великі класи:

- обидві поверхні гладкі;

- одна з поверхонь ребриста|, інша – гладка;

- обидві поверхні ребристі|.

Залежно від виду охолоджуючої середи|середовища| конденсатори можна розділити на наступні|слідуючі| групи:

- з|із| газовим, переважно повітрям, охолодженням;

- з|із| рідинним, переважно водяним, охолодженням;

- з|із| охолоджуванням киплячою рідиною;

- з|із| охолоджуванням шляхом відведення теплоти до грунту – грунтові.

По умові подачі холодильного агента в апарат конденсатора:

- з|із| конденсацією на зовнішній поверхні теплообміну;

- з|із| конденсацією усередині|всередині| труб  каналів.

По характеру обмивання поверхні теплообміну охолоджуючою середою|середовищем| розрізняють наступні|слідуючі| конденсатори:

- з|із| природною циркуляцією середи|середовища|

- з|із| примусовою циркуляцією середи|середовища|;

- із|із| зрошуванням поверхні апарату охолоджуючою рідиною;

- з|із| кипінням охолоджуючої рідини.

Залежно від умов подачі холодильного агента в апарат його конденсація може відбуватися|походити| на зовнішній поверхні теплообміну

- кожухотрубні| конденсатори; всередині труб і каналів

- змієвикові, пластинчасті|пластинчаті| конденсатори.

На холодильних установках застосовують наступні|слідуючих| типи|типи| охолоджуючих пристроїв|устроїв| для води:

- басейни, що бризкають;

- відкриті|відчиняти| градирні| — що бризкають і краплинні;

- вентилятори градирні| — що бризкають, краплинні і плівкові.
1.2 Конструкція конденсаторів

         Найпоширенішим видом конденсаторів з|із| водяним охолодженням є|з'являються| кожухотрубні| конденсатори. Їх можна розділити на два види: горизонтальні і вертикальні.

         1.2.1 Кожухотрубний горизонтальний конденсатор це циліндровий кожух з плоскими трубними гратами, в отворах яких развальцовані або вварені труби. Охолоджуюча вода протікає по трубах, холодильний агент конденсується на їх зовнішній поверхні. Для того, щоб уникнути прогинання труб при великому відношенні довжини труб до їх діаметру, в кожусі апарату передбачають підтримуючі перегородки. Нижня частина кожуха не заповнена трубами; її використовують як ресивер для рідкого холодильного агента.

         Для рівномірного розподілу пари по довжині апарату іноді виключають декілька труб у верхній його частині. У цих же цілях в крупні конденсатори пар подають через колектор з|із| декількома введеннями по довжині і роблять|чинять| вільні проходи для рівномірного розподілу пари по глибині апарату. Останні також сприяють рівномірному розподілу швидкості пари і вирівнюванню коефіцієнта тепловіддачі холодильного агента по висоті апарату.

         Патрубки для підведення і відведення води розташовані|схильні|, як правило, з одного боку апарату, при цьому забезпечується парне число ходів по воді. Вода зазвичай|звично| підводиться до нижнього патрубка і відводиться від верхнього. На конденсаторі встановлюється запобіжний клапан, покажчик рівня холодильного агента (скло Клінгера), вентиль для спуску повітря з|із| міжтрубного простору.

         У фреонових  кожухотрубних| конденсаторах із-за порівняно низьких коефіцієнтів тепловіддачі з боку холодильного агента, що конденсується,






Рисунок 1.1 – Горизонтальний кожухотрубний конденсатор


1 - пучок мідних труб розвальцьованих у гратах (2) з вуглецевої сталі

3 – сталевий корпус 4 – вхід хладагента в паровій фазі 5 – вихід хладагента в рідкій фазі 6 – рідинний вентиль 7 – клапан ручного продування 8 – втулка кріплення клапана 9, 10 – кріпильні лапи 11 – кришки водяного кожуха

Рисунок 1.2 - Схема горизонтального кожухотрубного конденсатора
        

застосовують, як правило, труби з|із| кольорових металів, на зовнішній поверхні яких накатані ребра.

         При виготовленні фреонових конденсаторів застосовані мідні труби з початковими розмірами до оребрения 20×3 мм і коефіцієнтом оребріння  β=Fн/Fвн=3,64.

         Для підвищення інтенсивності тепловіддачі з боку пари (в результаті|внаслідок| зменшення товщини плівки конденсату, що стікає з труб верхніх рядів|низок| на труби нижніх|), що конденсується, в міжтрубному просторі розміщені нахилені перегородки, що грають роль конденсатовідводчиків|. Швидкість води рекомендується приймати не менше 1 м/с із-за небезпеки швидкого забруднення або корозії труб, але|та| і не більше 2,5 – 3 м/с в цілях запобігання ерозії, особливо при наявність у воді абразивних часток|частинок|грязі|бруду|, піску.

1.2.2 Кожухотрубні вертикальні конденсатори це вертикальний циліндровий зварний кожух з двома привареними трубними гратами, в яких развальцовані сталеві труби. Пара подається у верхню частину кожуха, рідкий хладагент відводиться з низу. На зовнішній поверхні труб конденсується пара.

         На конденсаторі встановлений|установлений| відкритий|відчиняти| водорозподільний бак з|із| перегородками. На верху кожної труби знаходиться|перебуває| розподільник, за допомогою якого створюється обертальний рух води при вході її в трубу. Розподільник може бути зроблений із|із| сталі, бронзи, пластмаси або фарфору. Вода стікає усередині|всередині| труб тонкою  плівкою під дією сили тяжіння, не заповнюючи всього перетину. Робочий тиск|тиснення| в міжтрубному просторі не більше 1800 кПа, в трубному просторі атмосферний.

         Інтенсивність теплопередачі у вертикальних кожухотрубних конденсаторах визначається в основному витратою води, що подається на охолодження|, умовами змочування нею внутрішній поверхні труб і ступенем забруднення апарату. Щільність теплового потоку в кожухотрубном вертикальному конденсаторі при тривалій його експлуатації складає 4600 – 5100 Вт/м2 при Θm= 4   5 °С.
1.3 Холодильні агенти

Холодильний агент (хладагент) є робочим тілом холодильної машини, що змінює в різних частинах холодильного контуру свій агрегатний стан. При переході з рідкого стану в газоподібний, який здійснюється у випарнику, хладагент відбирає тепло у навколишнього середовища через ендотермічний характер процесу випаровування, виробляючи тим самим холод. Потім відібране тепло віддаляється з холодильної машини в результаті подальшої конденсації хладагента в конденсаторі і передається іншому середовищу, причому процес переходу хладагента з газоподібного стану в рідкий носить екзотермічний характер.

Щоб полегшити позначення хладагентов, була введена система буквено-цифрових індексів.

Вони позначаються буквою R з трьома цифрами після неї, тобто Rcdu, де:

с (сотні) рівно числу атомів вуглецю, зменшеному на одиницю;

— d (десятки) рівно числу атомів водню, збільшеному на одиницю;

— і (одиниці) рівно числу атомів фтору.

Для визначення хімічної формули з'єднання її склад доповнюють хлором так, щоб повне число одновалентних атомів, тобто атомів водню, фтору і хлору разом узятих було рівно 4 для похідних Метану, 6 для похідних Етану, 8 для похідних пропану і т.д.

Хладагент R134a (CH2FCF3) — це гідрофторводневе з'єднання з термодинамічними властивостями, порівнянними з властивостями хлорфторвуглевого  хладагента R12.R134a має нульовий озоноруйнуючий потенціал (ODP=0) і повсюдно вважається кращим замінником хладагента R12. R134а є ідеальним хладагентом для роботи в умовах високих температур кипіння і конденсації. R134а — це безпримісний хладагент, який має нульове температурне «ковзання».

         Хладагент R22 — це хлорфторуглеводневе з'єднання яке широко використовується в даний час. Він має деякий, хоча і невеликий, озоноруйнуючий потенціал (ODP) і тому не застосовуватиметься в майбутньому. При його використовуванні вивчите місцеві законодавчі акти на наявність дозволу.

R124 є виключно високотемпературним хладагентом для температур конденсації ,біль ніж  80°C. В плані екологічних властивостей він є визнаним замінником R114 в теплових насосах. Крім того R124 застосовується як компонент суміші в сумішах хладагентів серії R401 і R409, а також в R416A. Ці суміші служать як хладагент «Drop-In» для короткострокової заміни R12. 

Він має незначну токсичність і термічно і хімічно стабільний.  R124 сумісний з вживаними звичайно в холодильному машинобудуванні металами. Корозійні ефекти можуть виникати разом з водою, особливо при температурах зверху 150°C. R124 має –хоть і незначительный- коефіцієнт ODP 0,022%. Відповідно він повинен декларуватися як „небезпечний для навколишнього середовища“.

1.4 Сфера застосування.

Кожухотрубні теплообмінники в даний час найбільш широко поширені, за деякими даними вони складають до 80% від всієї теплообмінної апаратури. Застосовуються як водоохолоджуючі конденсатори, у складі чилеров і теплових насосів.

         Кожухотрубні конденсатори є оптимальним рішенням для всіх вживань, де потрібна конденсація гідрофторвуглероду. Водоохолоджуючі установки з водяним охолодженням і теплові насоси для кондиціонування повітря або промислового охолоджування працюють спільно в декількох видах промислових процесів. Існують торгові і промислові холодильники з конденсацією водою. Є бортові і інші установки для вживання там, де є морська, озерна або річкова вода.

Вони використовуються як у холодильних установках (помірний холод), так і в криогенній|кріогенній| техніці, в хімічній  і енергетичній промисловості|.
1.5 Методика розрахунку

1.5.1Холодильний цикл (Метод розрахунку узятий з [1])

         Відповідно до схеми і циклу парової холодильної машини (рис 2) визначаються параметри вузлових крапок по Т – S діаграмі і таблицями насиченої пари хладагентів . Термодинам ічні властивості робочих речовин представлені в таблиці 3.

Нерегенеративний цикл одноступінчатої холодильної машини

Визначаємо величини характеризуючі цикл.

1.5.1.1 Питома масова холодопродуктивність
                                                           (1.1)
де  - питома масова холодопродуктивність, кДж/кг

   - ентальпія першої крапки, кДж/кг

   - -ентальпія четвертої крапки, кДж/кг

1.5.1.2 Питома об'ємна холодопродуктивність
                                                                       (1.2)
де  - питома об'ємна холодопродуктивність, кДж/м3

      - об'єм в точці 1, м3/кг



1.5.1.3 Кількість теплоти, що відводиться від конденсатора
                                                           (1.3)
де  - кількість теплоти, що відводиться від конденсатора, кДж/кг

 - -ентальпія другої крапки, кДж/кг

 - -ентальпія третьої крапки, кДж/кг

1.5.1.4 Робота компресора в теоретичному адиабатному процесі стиснення
                                                             (1.4)
де  - робота компресора, кДж/кг

 - -ентальпія другої крапки, кДж/кг

 - ентальпія першої крапки, кДж/кг

1.5.1.5 Холодильний коефіцієнт
                                                               (1.5)
де  - холодильний коефіцієнт

     - питома масова холодопродуктивність, кДж/кг

     - робота компресора, кДж/кг




Рисунок.1 3 – T- S діаграма нерегенеративного холодильного циклу


1.5.2 Методика теплового розрахунку (Метод рішення узятий з [5])

1.5.2.1 Вибираємо ступінь нагріву води в конденсаторі користуючись рекомендаціями з [3] і розраховуємо температуру води після конденсатора
                                                  (1.6)
де -  - температура води після конденсатора, К

                    - температура води перед конденсатором, К

                    - ступінь нагріву води в конденсаторі, К

1.5.2.2 Розраховуємо температуру конденсації
                                                        (1.7)
де  - температуру конденсації, К

    - температура води після конденсатора, К

         1.5.2.3 Середня логарифмічна різниця температур
                                                 (1.8)
         де  - середня логарифмічна різниця температур

1.5.2.4 Витрата води яка проходить крізь конденсатор
                                                    (1.9)
         де  - витрата води яка проходить крізь конденсатор, кг/с

     - потужність конденсатора, Вт

     - різниця між температурами води на виході з конденсатора і на       

              вході, К

          - теплоємкість води, Дж/(кг К)

1.5.2.5 Розрахуємо число труб:
                                                         (1.10)
де  - число труб в одному ході, шт

     - об'ємна витрата води, м3

    - швидкість води, м/с

    - число пи, 3,14

       - внутрішній діаметр труби, м
                                                               (1.11)
де - об'ємна витрата води, м3

            - витрата води яка проходить крізь конденсатор, кг/с

     - щільність води, кг/м3

Приймаємо n рівне цілому числу. І проводимо уточнюючий розрахунок для швидкості:
                                                          (1.12)
1.5.2.6           Тепер ми можемо розрахувати числа Нуссельта і Рейнольдса.
                                                         (1.13)
де Re – число Рейнольдса

     - швидкість води, м/с

         - внутрішній діаметр труби, м

       - кінематична в'язкість води, м2
                                   (1.14)
де  – число Прандтля для води

   - поправочний множник в рівнянні при перехідному русі        

                - коефіцієнт що враховує зміну коефіцієнту тепловіддачі по

                    довжині труб
                                           (1.15)
де  - загальна довжина труб апарату, м

1.5.2.7           Коефіцієнт тепловіддачі з боку води
                                                       (1.16)
де  - коефіцієнт тепловіддачі з боку води, Вт/(м2 К)

  - коефіцієнт теплопровідності води, Вт/(м К)
1.5.2.8           Коефіцієнт тепловіддачі з боку робочого тіла, віднесений до внутрішньої поверхні оребренної труби
               (1.17)
де  - коефіцієнт тепловіддачі з боку робочого тіла, Вт/(м2 К)

    - питома теплота пароутворення робочої речовини, Дж/кг

     - густина робочої речовини, кг/м3

     - коефіцієнт теплопровідності робочої речовини, Вт/(м К)

    - прискорення вільного падіння, м/с2

    - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па с

     - діаметр труби по колу западин, м

     - половина числа рядів труб по вертикалі (при шаховому пучку)

     - коефіцієнт враховує різні умови конденсації на 

            горизонтальних і вертикальних ділянках поверхні оребренної

            труби.

     - внутрішня поверхня труби довжиною один метр, м2

     - зовнішня поверхня труби довжиною один метр, м2

     - температура конденсації, К

     - температура стінки, К
                                     (1.18)
де  - коефіцієнт враховує різні умови конденсації на 

горизонтальних і вертикальних ділянках поверхні оребренної

                   труби.

     - поверхня вертикальних ділянок ребер, м2

              - зовнішня поверхня труби довжиною один метр, м2

     - ефективність ребра

     - діаметр труби по колу западин, м

      - приведена висота ребра, м

     - поверхня горизонтальних ділянок труби, м
                                                       (1.19)
де  - поверхня горизонтальних ділянок труби, м

     - зовнішня поверхня труби довжиною один метр, м2

     - поверхня вертикальних ділянок ребер, м2
                                                (1.20)
де  - поверхня вертикальних ділянок ребер, м2

              - діаметр труби по колу виступів, м

              - діаметр труби по колу западин, м

     - крок ребер, м

     - кут при вершині ребра
                                              (1.21)
де  - приведена висота ребра, м

     - діаметр труби по колу виступів, м

              - діаметр труби по колу западин, м
1.5.2.9 Тепловий потік в апараті залежить від температури стінки, також як і коефіцієнт тепловіддачі з боку робочого тіла. Його шукають графічним методом, складаючи систему рівнянь.
                                                 (1.22)
         де  - тепловий потік з боку води, Вт/(м2 К)

              - коефіцієнт тепловіддачі з боку води, Вт/м2

     - термічний опір стінки і забруднень, (м2 К)/Вт

     - температура стінки, К

     - середня температура води, К
                                                     (1.23)
де  - температура води після конденсатора, К

     - температура води перед конденсатором, К

                                                   (1.24)
де  - тепловий потік з боку робочої речовини, Вт/(м2 К)

     - температура конденсації, К

      - температура стінки, К
1.5.2.10 Внутрішня поверхня теплообміну
                                                                    (1.25)
         де  - внутрішня поверхня теплообміну, м2

              - потужність конденсатора, Вт

              - тепловий потік, Вт/(м2 К)

1.5.2.11 Загальна довжина труб
                                                                           (1.26)
         де  - загальна довжина труб, м

              - внутрішня поверхня теплообміну, м2

              - внутрішній діаметр труби, м

1.5.2.12 Зробивши весь цей розрахунок ми можемо визначити розміри апарату.
                                                           (1.27)

         де  - довжина апарату, м

              - поверхня теплообміну, м2

              - кількість труб, шт.

              - внутрішній діаметр труби, м

              - кількість ходів

Розрахувавши l – довжину апарату ми можемо сказати орієнтовне значення D – діаметр, оскільки повинно виконаються співвідношення =4÷5. А діаметр у свою чергу рівний:
                                                   (1.28)
         де  - діаметр апарата, м

    - крок труб по горизонталі, м

     - число рядів шестикутників, шт.
                                                     (1.29)
де  - крок труб по горизонталі, м

     - діаметр труби по колу западин, м

Звідси знаходиться число рядів шестикутників.


2.5.3 Гідравлічний розрахунок
                                       (1.30)
де  - гідравлічний опір апарату, Па

     - сума гідравлічних опорів тертя, Па

     - сума місцевих опорів, Па
                                                    (1.31)
де  - сума гідравлічних опорів тертя, Па

     - коефіцієнт опору тертя

     - загальна довжина труб, м

     - внутрішній діаметр, м

     - густина води, кг/м3

     - швидкість води, м/с
                                                       (1.32)
         де  - коефіцієнт опору тертя

              - число Рейнольдса
                                                 (1.33)
де  - сума місцевих опорів, Па

     - сума коефіцієнтів місцевого опору

     - густина води, кг/м3

     - швидкість води, м/с
                                                                                (1.34)
         де  - сума коефіцієнтів місцевого опору

              - число вхідних камер, шт

     - коефіцієнт місцевого опору вхідної камери

     - число вихідних камер, шт

     - коефіцієнт місцевого опору вихідної камери

     - число поворотів, шт

     - коефіцієнт місцевого опору повороту на 180° усередині камери  

           при переході з одного пучка трубок в іншій.


2 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
2.1 Вхідні дані

Теплове навантаження на конденсатор  кВт

Охолоджувач конденсатора – вода

Температура випарника  К

Температура води на вході в конденсатор  К

Також для розрахунку знадобляться теплофізичні властивості води і робочих речовин, які необхідно брати при температурі конденсації  К.
Таблиця 2.1 - Теплофізичні властивості води [2]

Ср



,



,



,





4183

998,2

1,006

0,507

7,03



Таблиця 2.2 - Теплофізичні властивості робочих речовин [3]

Хладагент

,



,



,

,



R22

1191

182,2

0,086

2,47

R134а

1206

177,5

0,084

3,32

R124

1355

146,5

0,068

4,23

Таблиця 2.3 - Термодинамічні властивості робочих речовин [3]

R22 (CHClF2)

Параметри

Крапки

1

2

3

4

p, МПа

0,1673

1,065

1,065

0,1673

Т, ДО

243

344,38

298

243

i, кДж/кг

392,68

451,03

230,46

230,46

v

0,13537

-

-

-

R134a (CH2FCF3)

p, МПа

0,0857

0,6786

0,6786

0,0857

Т, ДО

243

319,57

298

243

i, кДж/кг

380,31

433,7

234,67

234,67

v

0,22587







R124 (CF3CHClF)

Параметри

Крапки

1

2

3

4

p, МПа

0,04592

0,3908

0,3908

0,04592

Т, ДО

243

310,18

298

243

i, кДж/кг

342,28

384,1

227,78

227,78

v

0,3245









Таблиця 2.4 - Розміри, теплопередающої поверхні теплообмінника з оребреними трубами [4]

Тип труб

Мідні з накатаними ребрами

Внутрішній діаметр труби, м

dвн

0,0132

Діаметр труби по колу западин, м

d0

0,0165

Діаметр труби по колу виступів, м

dн

0,021

Крок ребер, м

u

0,002

Зовнішня поверхня, м2

Fн

0,165464

Внутрішня поверхня, м2

Fвн

0,041134

Коефіцієнт оребріння

Fн/ Fвн

4,023

Таблиця 2.5 - Розміри, теплопередающої поверхні теплообмінника з не оребреними трубами [4]

Тип труб

Мідні

Внутрішній діаметр труби, м

dвн

0,015

Зовнішній діаметр труби, м

dн

0,021


2.2Результати розрахунку циклу

         Розрахунок циклу, методика якого приведена в аналітичній частині, був зроблен за допомогою програми Mathcad, приведеній у додатку В. Вхідні данні і діаграми отримані за допомогою програми для розрахунку циклів Solkane. Розраховано три фреона: R22, R134a, R124. Результати представлені у таблиці 2.6.
Таблиця 2.6 - Результати розрахунку циклів                                                   

Хлада

гент

Питома масова холодопрод.

, кДж/кг

Питома об'ємна холодопрод.

,кДж/м3

Кількість теплоти, від конденсатора

, кДж/кг

Робота компрес

сора

, кДж/кг

Холодильний коефіцієнт

,

R22

162,22

1202

220,57

58,35

2,78

R134а

145,64

644,8

199,03

53,39

2,728

R124

114,5

352,85

156,32

41,82

2,738

Подпись: Діаграма 2.1 - Цикл парової холодильної машини побудований в T-S діаграмі на підставі таблиці 3 для R22
Подпись: Діаграма 2.2 - Цикл парової холодильної машини побудований в T-S діаграмі на підставі таблиці 3 для R124



Подпись: Діаграма 2.3 - Цикл парової холодильної машини побудований в T-S діаграмі на підставі таблиці 3 для R134а
а




2.3 Результати теплового та гідравлічного розрахунку

Тепловий розрахунок був проведений для горизонтального кожухотрубного конденсатора з оребреними і не оребреними трубами (таблиця 2.7) за допомогою програми Mathcad приведеної у додатку А, Б. В цій програмі також розраховується гідравлічні навантаження на систему, представлені у таблиці 2.8.

Розраховуючи температуру конденсації (1.6), потрібно задати температуру води на вході у конденсатор і ступінь нагріву води. Температура на вході була задана 17°С, тому що вода буде подаватися з водопроводу, середня температура якого складає 17°С. При розрахунку кількості труб (1.10), потрібно знати внутрішній діаметр труби, а також швидкість води. Вибравши конструкцію апарата і всі його розміри (таблиця 2.4), підбираємо внутрішній діаметр труби. А швидкість води вибираємо з рекомендацій [1] w = 1.5 м/с.

У формулу для числа Нуссельта (1.14) входить два поправочних коефіцієнта:  і .  враховує перехідний рух течії. При Re > 10000 =1, в нашому випадку, для теплообмінника з оребреними трубками,

Re = 19680, для теплообмінника з не оребреними трубками Re = 17320.  враховує зміну коефіцієнту тепловіддачі (1.15). У формулі враховується довжина труб , яку ми підставляємо при повторному розрахунку, а для початку можна прийняти її 300 м.

Різниця для теплообмінника з оребреними і не оребреними трубами складається у розрахунку коефіцієнта тепловіддачі з боку робочого тіла (1.17). У рівнянні для теплообмінника з не оребреними трубами (1.17) вводимо  - коефіцієнт який враховує різні умови конденсації на горизонтальних і вертикальних ділянках поверхні оребренної труби, який розраховується по формулі (1.18), а для не оребрених труб такий коефіцієнт не розраховується. Також у рівняні (1.17) для не оребриних труб, відношення зовнішній  і внутрішній поверхонь труби Fн/Fвн, можемо замінити на відношення діаметрів dн/dвн.
Таблица 2.7 - Результати  теплового розрахунку

Хлада-гент

Тепло-вий потік.

,



Коефіцієнт тепловіддачі зі сторони робочої речовини,



Поверхня теплообміну,

Параметри апарату

Кількість ходів.



Довжина  , м

Зовнішній діаметр

, м

Теплообмінник з оребреними трубами

R22

7544

20220

7,95

6

2,23

0,462

R134а

7475

17700

8,03

6

2,28

0.462

R124

7911

19610

8,25

6

2,39

0,462

Теплообмінник з  не оребреними трубами

R22

4669

2658

12,85

10

2,48

0,54

R134а

4501

2380

13,33

10

2,57

0,54

R124

4104

1858

14,6

12

2,35

0,6



Таблиця 2.8 - Результати гідравлічного розрахунку 

Хладагент

Гідравл. опори тертя, кПа

Сума місцевих опорів

, кПа

Опір апарату

, кПа

Теплообмінник з оребреними трубами

R22

41,38

49,34

90,72

R134а

37,96

45,46

83,42

R124

43,84

51,07

94,91

Теплообмінник з  не оребреними трубами

R22

55,66

72,24

127,9

R134а

58,64

73,15

131,8

R124

58,19

82,19

140,4




ВИСНОВОК
В даній курсовій роботі були розглянуті кожухотрубні конденсатори, конструкція яких розглянута в аналітичній частині.

     Для поставленої задачі вибрані конструкції:

-         горизонтальний кожухотрубний конденсатор з оребреними трубками;

-         горизонтальний кожухотрубний конденсатор з не оребреними трубками.

Результати показали, що ефективністьгоризонтальний кожухотрубного конденсатора з оребреними трубками набагато більша, тому що площа конденсації даного апарату менша. Якщо площа менша, то і розміри самої машини менші. Конденсатор, як відомо, займає 80% розмірів холодильної машини, холодильну машину з конденсаторами такої конструкції можна використовувати у малих приміщеннях. Але така машина буде дороще коштувати, тому що виготовлення ребер на трубках складна робота. І в користуванні буде більша затрата енергії, тому що гідравлічні навантаження на таку систему більші ніж на систему з не оребреними трубками.

  В розрахунковій частині були построєні цикли, та отримані значення вузлових крапок циклу. Це дало можливість сказати який хладагент буде найкращім для конденсатора вибраного для розрахунку. R22 – найкраще підходить для конденсатора і взагалі для холодильної системи, тому що має найбільшу кількість відведеної теплоти від конденсатора і найбільший холодильний коефіцієнт. Між R134a та R124 стає спірне питання. Холодильний коефіцієнт R124 більший, це означає, що він буде кращим для установки взагалі, але якщо розглядати окремо конденсатор R134a відводить більше теплоти. Для того щоб вибрати потрібний фреон треба уважно аналізувати цикл, а також всі параметри.



ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ
1.     Кошкин Н.Н. Сакун И.А. Бамбушек Е.М. Холодильные машины.- Ленинград: Машиностроение Ленинградское отделение, 1976.

2.     Богданов С. Н. Иванов О. П. Куприянова А. В.Холодильная техника свойства веществ. .– Харьков: Высшая школа, 1982.

3.     Программа Solkane.

4.     Данилова Г. Н. Теплообменные аппараты холодильных установок.- Ленинград: Машиностроение Ленинградское отделение, 1986.

5.     Кошкин Н.Н. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. - Ленинград: Машиностроение Ленинградское отделение, 1985


ДОДАТОК А
         Програма розрахунку не оребреного конденсатора для R134a
Вхідні дані


Основні розміри труб                                  Для води                               Для хладагента
                                                                                                                  

                                                                                                                       

*                                                                                                                              

                                       

                                            






Розрахунок
1                        
2.                        
3.                         
4.                             
                           
5.                                    
6.                              
7.                                 
                                                                     
                                 
8.                                               
9.                                       
                







                     
        
10.                    
11.                              

                              
12.                             
13.                                                    
                                          


                                        
Гідравлічний розрахунок по воді
14.                                                    
                           
                           
                               


                                    
                                      


ДОДАТОК Б

Програма розрахунку оребренного теплообмінника для R22
Вхідні дані

          
Основні розміри труб                                  Для води                               Для хладагента

                                                                                                                

                                                                                                                      

                                                                                                                     

                                                                                                                      

                                                                                                                               

                                                                                   

                                                                   

                                                                                  




Розрахунок

1.                                      
2.                                        
3.                         
4.                                             
                                                          
5.                                                                             
6.                                              
7.                                                 
                                                 
                                 
8.                                                               
9.                                                 
                                                    
                                                                    
                                  
                                                           
                

           







                     

        

10.                           
11.                                                              
12.                                                            
13.                                                    
                                                                                             
                            
                                                                     

                   
Гідравлічний розрахунок по воді
*                            

                                          

                                                           
                                                               


                                    

                                      


ДОДАТОК В



Програма розрахунку нерегенеративного циклу для хладагентів, термодинамічні властивості яких представлені в таблиці 3. Розрахунок приведений для фреону R124.
Вхідні дані



                          
                          




Розрахунок
1.

                                        
2.

                                             



3

.                                         

4

.                                           

5

.                                               

1. Реферат Валютный рынок и его особенности в России
2. Реферат Федеральный бюджет РФ 3
3. Курсовая Анализ эффективности производства зерна на примере РУСП Совхоз-комбинат Мир
4. Курсовая Дослідження ринку керамічної цегли та розробка маркетингової стратегії ТОВ Євротон
5. Реферат основы таможенного дела
6. Задача Понятие и сущность особого производства. Виды особого производства
7. Реферат на тему Экспериментальная проверка помехозащищенности американской спутниковой навигационной системы GPS
8. Лекция Лекции по Лучевой диагностике
9. Реферат на тему Macbeth Essay Research Paper Throughout the play
10. Реферат Традиции романа-мемуаров и романа-дневника в Монахине Дидро