Пластинчатый конденсатор. Тепловой расчёт, расчёт гидравлического сопротивления, расчёт основных рабочих элементов

10 Пластинчатый конденсатор

10.1 Тепловой расчёт

Рассчитываем конденсатор холодильной установки камеры хранения. У которого мощность 22.8 кВт. Конденсатор пластинчатый, полуразборной. Охлаждающая среда – вода. Температура конденсации +33⁰.

Параметры охлаждающей среды приведены в табл. 10.1

Табл. 10.1 – Параметры охлаждающей среды

Параметр	Значение
Температура поступающей воды,	200
Температура воды на выходе,	250
Средняя температура,	22.50
Плотность воды,	997.6
Теплоемкость,	4.181
Кинематическая вязкость,	0.956∙10-6
Теплопроводность,	0.638
Энтальпия на входе в КД,	83.91
Энтальпия на выходе из КД,	104.81
Число Прандтля	6.64

Параметры хладагента приведены в табл. 10.2.

Табл. 10.2

Параметр	Значение
Температура конденсации,	330
Массовый расход,	0.122
Плотность,	1173
Динамическая вязкость,	1.79∙10-4 Па∙с
Удельная теплота конденсации,	169
Теплопроводность,	0.0808

Используем пластины L-типа с углом наклона 60⁰.  Геометрические размеры пластины приведены в табл. 10.3.

Табл. 10.3 – Геометрические характеристики пластин

Параметр	Значение
Площадь пластин,	0.7
Эквивалентный диаметр,	0.96
приведенная длина,	1.46
Ширина пластины,	0.444
Толщина пластины,	0.005
Площадь прохода,	0.00222
Толщина стенки,	0.001

Массовый расход воды:

.

Скорость движения воды:

.

Число Рейнольдса:

.

Число Нуссельта:

Коэффициент теплоотдачи:

.

Температурный напор:

.

Термическое сопротивление:

,

где  - термическое сопротивление водяного камня;

 - термическое сопротивление масла.

Удельный тепловой поток со стороны воды:

.

Коэффициент теплоотдачи со стороны холодильного агента:

.

Удельный тепловой поток со стороны хладагента:

.

Приравняем значение удельного теплового потока со стороны хладагента к удельному тепловому потоку  со стороны воды и получим:

.

Удельный тепловой поток:

.

Площадь поверхности конденсатора:

.

Число пластин соприкасающихся с х/а:

.

Принимаем .

Число ходов хладагента:

Число параллельных каналов:

.

Суммарное число каналов по воде:

.

Число ходов по воде:

.

Общее число пластин:

.

10.2 Уточнение теплопередающей поверхности КД

Плотность хладагента на линии насыщения пара:

.

Динамическая вязкость:

.

Скорость движения пара на входе в канал:

.

Число Рейнольдса:

Поправочный множитель к коэффициенту теплоотдачи для х/а:

.

Коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента:

.

Удельная тепловая нагрузка со стороны х/а:

.

Приравняем значение удельного теплового потока со стороны хладагента к удельному тепловому потоку  со стороны воды и получим:

.

Удельный тепловой поток во втором приближении:

.

Площадь поверхности конденсатора:

.

Число пластин соприкасающихся с х/а:

.

Принимаем .

Число ходов хладагента:

Число параллельных каналов:

.

Суммарное число каналов по воде:

.

Число ходов по воде:

.

Общее число пластин:

.

Второе приближение

Скорость движения пара на входе в канал:

.

Число Рейнольдса:

Поправочный множитель к коэффициенту теплоотдачи для х/а:

.

Коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента:

.

Удельная тепловая нагрузка со стороны х/а:

.

Приравняем значение удельного теплового потока со стороны хладагента к удельному тепловому потоку  со стороны воды и получим:

.

Удельный тепловой поток во втором приближении:

.

Площадь поверхности конденсатора:

.

Число пластин соприкасающихся с х/а:

.

Принимаем .

Число ходов хладагента:

Число параллельных каналов:

.

Суммарное число каналов по воде:

.

Число ходов по воде:

.

Общее число пластин:

.

Площадь поверхности во втором приближении составляла 5.54 м². Расчёт прекращаем.

10.3 Расчёт гидравлического сопротивления

В данном разделе рассчитывается гидравлическое сопротивление охлаждающей воды (её движение последовательно). Сопротивление хладагента мало из-за разветвления потока (движется параллельно).

Гидравлическое сопротивление:

,

где - коэффициент трения по длине. Определяется как:

.

Мощность насоса:

.

10.4 Расчёт основных рабочих элементов

Расчёт резиновой прокладки.

На прокладку действует давление (давление паров хладагента). Сила нагрузки:

,

где  давление конденсации паров хладагентов;

 площадь поверхности резиновой прокладки соприкасаемая с парами.

Перемещению прокладки препятствует сила трения, которая возникает вследствие действия стягивающей силы (за счёт стягивающих болтов). Определяется как:

,

где  коэффициент трения резины об поверхность метала;

 площадь поверхности прокладки;

 нормальное удельное давление, создаваемое болтами.

Для того, чтобы прокладка находилась неподвижно чтобы сила трения превышала смещающую силу. То есть . Условие выполняется.

Диаметры штуцеров для охлаждающей воды:

,

где  скорость движение воды в трубе. Задаемся .

Принимаем трубу диаметром . Тогда скорость движения воды по трубопроводу:

.

Диаметр штуцера для пара R134a:

,

где  скорость движение пара в трубе. Задаемся .

Принимаем трубу диаметром .

Диаметр штуцера для конденсата:

.

где  скорость движения жидкого х/а по трубам. Принимаем . Диаметр трубы - .