Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки к кипящему хладагенту

Плотность теплового потока со стороны хладагента

,

 

где a_а – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности труб к кипящему хладагенту.

 

Коэффициент теплоотдачи с учетом слоя масла толщиной δ_м = 0,000102 м и теплопроводностью l_м = 0,125 Вт/(м·К)

 

.

Плотность теплового потока со стороны хладагента с учетом слоя масла,

θ_a находим графоаналитическим способом.

Принимаем различные значения θ_a и рассчитываем по этим значениям q_а. Данные заносим в таблицу 9.

 

Таблица 9 – Зависимость удельного теплового потока от температурного напора

θа, К	1	2	3	4	5
qа, Вт/м2	394	1052	1824	2667	3558

 

Строим график зависимости плотности теплового потока от стенки трубы к кипящему хладагенту в координатах q–θ. За начальную точку принимаем точку пересечения осей координат, рисунок 5.

 

Плотность теплового потока со стороны рассола, отнесенная к наружной поверхности трубы

 

,

 

Строим график зависимости плотности теплового потока от рассола к стенке трубы в тех же координатах и на том же графике, причем за начальную точку принимаем точку оси абсцисс, соответствующую значению θ_m, рисунок 5. Анализ формулы показывает, что это уравнение прямой линии, выходящей из начальной точки. Поэтому принимаем одно любое значение θ_S в диапазоне от 0 до θ_m и строим график .

Точка пересечения графиков и дает искомое значение плотности теплового потока q_F и составляющих θ_a и θ_S среднелогарифмического температурного напора θ_m.

 

По графику , , .

 

Наружная поверхность испарителя, м²

 

,

 

Коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м²·К)

 

,

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к хладагенту, Вт/(м²·К)

 

,.

 

Рисунок 5 – Графический метод определения плотности теплового потока в аммиачном испарителе: 1 – q_S = f(θ_S); 2 – q_а = f(θ_а)

 

Конструктивный расчет испарителя

 

 

Размещение труб в аппарате

 

Число труб в одном ходе

 

,

Расстояния между осями труб, мм

 

,

 

 

Число труб, считая от центра, при размещении по шестиугольникам

 

,

 

Количество труб на большой диагонали

 

,

 

 

Общее число труб при расположении в пределах шестиугольника

 

,

 

Внутренний диаметр обечайки (кожуха)

 

,

принимаем .

Расчет длин труб

 

Общая длина труб, м

 

,

 

где F – расчетная площадь поверхности теплообмена (из теплового расчета), м²,

d_н – наружный диаметр труб, м,

 

Длина одной трубы, м

 

,

 

где n_тр – число труб в аппарате,

принимаем l_тр = 1 м.

 

 

Диаметры патрубков

 

Диаметр патрубков для подвода и отвода рассола, м

 

,

 

где V_S – объем рассола, подаваемый в испаритель, м³/с,

ω_S – скорость рассола в патрубке, ω_S = 2 м/с,

 

принимаем d_s = 108×4 мм.

 

Диаметр патрубка отвода пара из испарителя

,

 

где M·v₁ – объемный расход хладагента при P₀, м³/с,

ω_а – скорость пара хладагента в патрубке, принимаем: ω_а = 10 м/с,

 

принимаем d_a = 57×3,5 мм.

 

Диаметр патрубка подвода жидкого хладагента

 

,

 

где M – массовый расход хладагента, кг/с,

где – скорость жидкого хладагента, стекающего самотеком, = 0,1÷0,5 м/с, принимаем = 0,5 м/с,

где – плотность жидкого хладагента, кг/м³,

 

принимаем = 25×1,6 мм.