Использование дополнительного фреонового цикла на тепле отработанных в двигателе внутреннего сгорания выхлопных газов, страница 10

 ;

 где  - ;

.366* ;

 ;

Подсчитаем мощность на преодоление гидравлических сопротивлений:

 – коэффициент полезного действия насоса по выбранному расходу фреона.

.

2.2 Тепловой расчет конденсатора воздушного охлаждения на фреоне 141b.

За основу данного теплообменника берем конденсаторный блок бытового кондиционера воздушного охлаждения. Теплообменник выполнен из медных трубок, внутренний диаметр труб , толщина стенки . Продольный и поперечный шаг труб . Трубы имеют плоское оребрение с шагом , толщина ребра . Температура охлаждающего воздуха .

Рис. 2.1 Конденсатор воздушного охлаждения

Рис. 2.2 Коридорный пучок труб с плоским оребрением.

Определим площадь поверхности ребер на 1 погонный метр трубы [9]:

Площадь межреберных участков на 1 метр трубы:

Площадь оребренной наружной поверхности 1-го метра трубы:

Определим коэффициент оребрения:

Степень оребрения:

Эквивалентный диаметр канала для прохода воздуха в случае плоского оребрения коридорного пучка труб определяется соотношением:

Площадь живого сечения рассчитывается из соотношения:

где  – фронтальная площадь сечения аппарата, a- просвет между двумя соседними ребрами.

Скорость воздуха в живом сечении находится из соотношения:

Определим число Рейнольдса для воздуха в узком сечении:

Найдем число Нуссельта при вынужденном поперечном обтекании коридорного пучка труб:

Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха:

Определим безразмерный комплекс :

Эффективность ребра составит:

Теперь сможем определить приведенный коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха для труб с оребрением:

Определим коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося фреона по формуле:

Коэффициент теплопередачи оребренной трубы рассчитывается по формуле:

Необходимая теплопроизводительность аппарата:

,

Рассчитаем необходимую площадь поверхности теплообмена:

Поверхность одного погонного метра оребреной трубы:

Суммарная длина труб аппарата:

Площадь живого сечения одного ребристого элемента:

Число ребристых элементов во фронтальном сечении равно отношению площади живого сечения всего аппарата к площади сечения одного ребристого элемента:

Суммарная длина труб во фронтальном сечении:

Фронтальная площадь сечения аппарата рассчитывается как:

Ширину и длину секции b, Lориентировочно выбираем из формулы:

где z– количество вентиляторов (принимаем z=1)

Число трубок во фронтальном сечении пучка:

Число трубок вдоль потока воздуха:

Расчет мощности вентилятора:

2.3 Определение основных характеристик поршневой установки.

Работа, совершаемая смесью за 1 рабочий такт в одном цилиндре определяется выражением:

,

где - координата нижней и верхней мертвой точек хода поршневой установки, – входная и выходная температура поршня соответственно.

Параметры, необходимые для вычисления работы смеси за 1 такт, определяются в специально написанной программе (приложение А).

Полезная мощность, вырабатываемая двигателем составляет:

= *

где - количество цилиндров, – частота вращения,  об\сек.

Массовый расход фреона при таких параметрах составляет:

Подводимая тепловая мощность, которая идет на испарение фреона в испарителе, составляет:

.912*

Подводимая тепловая мощность, которая идет на конденсацию фреона в конденсаторе воздушного охлаждения, составляет:

Мощность вентилятора:

Мощность насоса на прокачку:

, где  , гидравлическое сопротивление на прокачку и на преодоление углов.

Таким образом, коэффициент полезного действия поршневой установки:

Общий коэффициент полезного действия энергоустановки составляет:

Однако, в данный момент мы имеем возможность использовать только высокотемпературный контур, следовательно после пересчета:

 

Заключение по главе 2.

1)  Проведена предварительная конструктивная проработка энергетической установки малой мощности на фреоне 141b.  Относительный прирост КПД всей энергоустановки составил  , что является неплохим показателем.

2)  Рассчитана экономическая часть данного проекта.

Поскольку цены на все комплектующие, на природный газ, а также тарифы на электроэнергию известны, можно произвести оценочный расчет периода окупаемости данной установки.