Тепловая нагрузка холодильника

Тепловую нагрузку определяем по формуле:

 

(1)

Где количество тепла, отнимаемого от изомеризата в холодильнике, кДж/ч; энтальпия изомеризата соответственно при = 363 K = 323 определяемая по таблице [6 с.328 приложение 2.]

Находим:

 

; .

.

Массовый и объемный расходы воздуха

Из уравнения теплового баланса холодильника

(2)

Найдем:

Где количество воздуха, кг/ч; , средние теплоемкости(при постоянном давлении) воздуха соответственно при его конечной и начальной температурах, определяемых по таблице [3 с.547 таблица 2.1]

Находим:

 

 

Найдем плотность воздуха при его начальной температуре и барометрическом давлении, равном нормальному

(3)

где плотность воздуха при нормальных условиях, кг/ .

Секундный расчетный расход воздуха:

(4)

 

При выборе вентилятора необходимо иметь ввиду, что он должен не только обеспечить подачу необходимого количества воздуха при колебании его температуры, но и преодолеть гидравлическое сопротивление пучка труб, то есть создать необходимый напор при колебании нагрузки по воздуху.

Для проектируемого аппарата выбираем осевой вентилятор ЦАГИ УК-2М, с регулируемым углом установки лопастей [12, с.76, табл. 11]

 

Характеристика труб.

Для холодильника выбираем оребренные биметаллические трубы. Для дальнейшего расчета принимаем L=4 м. Количество спиральных витков на 1 м. трубы, Х = 286. Коэффициент оребрения φ = 9.

Трубный пучок делим на три секции по 141 трубе в каждой. Охлаждаемый продукт делает 6 ходов. [6 с.118.]

 

3.4 Коэффициент теплоотдачи со стороны изомеризата.

Определим физические параметры изомеризата при его средней температуре в холодильнике:

 

(5)

 

= = 343 K

Коэффициент теплопроводности:

)

(6)

 

) = = 0,14 Вт/(м·К)

Теплоемкость:

(7)

 

/(кг)

Относительная плотность:

ɑ(Tcp - 293)

(8)

0,762кг/м³

Где - ɑ средняя температурная поправка на 1К, определенная по таблице [13, c.34]

Определяем минимальное значениеRe:

Re = 104 =

(9)

Откуда:

(10)

 

Для проектируемого холодильника выбираем скорость изомеризата w = 1,5 > . Тогда:

При Re> для определения коэффициента теплоотдачи со стороны изомеризата воспользуемся формулой:

(11)

Где критерий Прандтля при температуре ; критерий Прандтля при температуре стенки трубы со стороны изомеризата ; поправочный коэффициент, учитывающий отношение трубы L к ее диаметру[9.C.186], в нашем случае равный 1.

Найдем критерий Прандтля при температуре :

(12)

 

Предварительно принимаем температуру стенки трубы со стороны изомеризата K.

Средний температурный напор

Δ

(13)

При многоходовом потоке теплоносителя в трубном пространстве холодильника и одноходовом потоке теплоносителя в межтрубном пространстве средний напор по методу Белоконя [5,c.561]:

Здесь Δ средний температурный напор, К; соответственно большая и меньшая разность температур, определяемая по формулам:

ΔТ ΔТ

(14)

Где θ – разность среднеарифметических температур горячего и холодного теплоносителей.

(15)

А ΔТ – характеристическая разность температур горячего и холодного теплоносителей

ΔТ =

(16)

Рассчитаем ΔТ по формуле:

Где Δ = перепад температур в горячем потоке; Δ перепад температур в холодном потоке; Р – индекс противоточности. Р = 0,98 [10, с.562].

Находим:

Δ = 363 – 323 = 40 К;

Δ

ΔТ =

 

Тогда

3.6 Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании воздухом пучка оребренных труб

При спиральном оребрении труб, расположенных в шахматном порядке, для определения коэффициента теплоотдачи воспользуемся формулой:

(17)

Где λ = 0,0274 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности воздуха при его средней температуре [3, с.547 таблица 2.1]; плотность воздуха при его средней температуре; скорость воздушного потока в сжатом сечении одного ряда труб оребренного пучка, м/с; динамическая вязкость воздух при средней температуре, Па·с; Pr = 0,711 –критерий Прандтля при средней температуре; – средняя толщина ребра, м.

Величину определим по формуле:

(18)

Где скорость набегающего воздушного потока при входе в трубный пучок, то есть в свободном сечении перед секциями оребренных труб; σ= ( поперечный шаг оребренных труб, принятые ранее равным 0,052 м)

σ =

высота ребра; = 0,0035 м – шаг ребер.

Скорость набегающего воздушного потока:

(19)

Где действительный секундный расход воздуха, м/с; – фронтальное к потоку воздуха сечение аппарата.

Таким образом

= 4 м/с

Средняя толщина ребра:

(20)

Где толщина ребра в его вершине; толщина ребра в его основании.

Имеем:

Скорость воздушного потока в сжатом сечении:

Динамическая вязкость воздуха при средней температуре:

μ = v 17,4· Па·с [3, с.547 таблица 2.1]

Подставив в формулу значения всех величин, получим:

Вт/()