đồ án: thiết kế mặt bằng kho bảo quản đông lạnh, chương 7 docx

Chương 7: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ TRAO
ĐỔI NHIỆT.
I . Tính toán thiết kế thiết bò ngưng tụ .
Thiết bò ngưng tụ là thiết bò trao đổi nhiệt trong đó hơi môi
chất thải nhiệt cho môi trường và chuyển đổi trạng thái từ hơi
sang lỏng .
Có nhiều loại thiết bò ngưng tụ có kết cấu và nguyên tắc
hoạt động khác nhau, nhưng phù hợp và hiệu quả nhất ở kho
lạnh làm đông này ta chọn loại bình ngưng ống chùm vỏ bọc
nằm ngang.
Dựa vào các thông số của máy nén , nhiệt độ ngưng tụ,
nhiệt độ bay hơi , nhiệt độ nước vào và ra đã tính toán được ở
các phần trên ta tính toán thiết bò ngưng tụ.
Các thông số cần thiết như sau :đường kính piston
D=95mm
Hành tình piston
S=76mm
Số xylanh
Z=8 , tốc độ n =10001200 vòng
/phut
Nhiệt độ ngưng
t
k
= 40
0
C, nhiệt độ bay hơi
t
0
=-35
0
C

Nhiệt độ nước vào t
W1
=30
0
C, nhiệt độ nước
ra
t
W2
=35
0
C
 Cơ sơ ûcủa phương pháp tính.
Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F trên cơ sở chọn giá
trò kinh nghiệm của hệ số truyền nhiệt
k. Sau đó chọn đường
kính trong và đường kính ngoài của ống chùm , tiếp theo tính hệ
số truyền nhiệt thực
k
t
, so sánh giữa giá trò của k vừa chọn và
gia trò của
k
t
tính được nếu sai số không quá 5% thì chấp nhận
được , nếu sai số lớn hơn thì phải tính lặp trở lại .
lưu lượng khối lượng thực tế của NH
3
.
Lưu lượng thực tế của NH
3

là lưu lượng hơi qua máy nén cao áp
.
Vậy
G = m
3
= 0,055kg/s = 198kg/h
Hình - 7 : Nguyên lý cấu tạo thiết
bò ngưng tụ .
1- đường nối van an toàn.
2- Ống nối đường ống cân bằng
với bình chứa.
3- Hơi amoniac vào.
4- p kế.
5- Đường nối van xả khí không
ngưng.
6- Van xả khí ở khoang nước.
7- Đường nước làm mát ra.
8- Đường nước làm mát vào.
9- Van xả nước.
10- Đường gass lỏng ra.
 Tính nhiệt lượng do NH
3
nhả ra.

Q
NH3
=G.r
1
r là nhiệt ẩn hoá hơi của NH
3

tại nhiệt độ ngưng.
Với t
k
= 40
0
C tra bảng các tính chất vật lý của NH
3
lỏng
có r =263kcal/kg
Q
NH3
=198.263 = 52074 kcal/h
 Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn ngưng.
- Tính độ chênh nhiệt độ trung bình.
C
t
t
tt
t
mã
mã
tb
0
min
min
2,7
3540
3040
ln
)3540(3040

ln









- Tính F
Theo bảng 8-6 sách HDTKHTL có
k =300
1000 kcal/m
2
K
Chọn k = 700 kcal/m
2
K


2
3
33,10
2,7.700
52074
.
m
tk
Q

F
tb
NH



Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ngưng :
- Đường kính ngoài d
a
=25mm
- Đường kính trong d
i
=20mm
- Diện tích cho 1m chiều dài ống f
a
=0,0785m
2
/m , f
i
=
0,0628
 Tính số ống trao đổi nhiệt cho dàn ngưng:
Ta có công thức :F =

. d
a
.n .l
Chọn chiều dài ống là l = 1,5m
 88
5,1.025,0.14,3

33,10


ld
F
n
a

ống , chọn 90 ống
Bố trí số pass ( số ngoặc của dòng chất lỏng đi trong ống )
là 10 pass.
Số ống 1 pass :
9
10
90
'
n ống
 Tính hệ số truyền nhiệt thực.
- Tốc độ chuyển động của nứơc.
m
n
f
G
m
n
fG


22
2

22222



C
tt
t
WW
f
0
12
5,32
2
3530
2
2




 , tra bảng thông số vật lý
của nước trên đường bão hoà có

2
=995kg/m
3
,
C
p2
=4,174kJ/kgđộ.

Ta có phương trình cân bằng nhiệt Q = G
1
.r
1
= G
2
. C
p2
.t
tb
= Q
NH3
hkg
Ct
Q
G
pw
NH
/10455
5.
186,4
174,4
52074
.
2
3
2




 
sm /1
9.3600.10.20.14,3.995
10455.4
2
32
2



.
Từ các thông số d
i
/l = 20.10
-3
/1,5 = 0,0133 , t
f2
= 32,5
0
C ,

2
= 1m/s , d
i
= 0,02m tra đồ thò hình 1-1 ta có 
2
=4100kcal/m
2
h.
Tính


1
bằng cách dùng đồ thò.
Độ chênh nhiệt độ
t = t
f1
– t
W1
= 1  2
0
C , chọn t = 2
0
C.
Từ các thông số t
k
=40
0
C , d
a
=0,025m , t = 2
0
C tra đồ thò hình
1-2 có

1
=12000kcal/m
2
hK



Hình - 8 :Đồ thò tra giá trò

2
Hình –9 :
Đồ thò tra giá trò

1
- Tính k
t
Do tỉ số d
2
/d
1
 1,4 nên hệ số truyền nhiệt thực k
t
có thể
tính như vách phẳng
Ta có



21
11
1



i
i

t
k , 
I ,

I
bao gồm các lớp thép, cặn ,
dầu.
Trong đó lớp cặn có (
/)
căn
=(0,1 0,3 ).10
-3
m
2
hK/kcal .
lấy (
/)
căn
=0,3. 10
-3
m
2
hK/kcal
lớp dầu (
/)
dầu
=(0,50,7). 10
-3
m
2

hK/kcal, lấy (/)
dầu
=
0,6. 10
-3
m
2
hK/kcal.
Lớp bề dày của ống thép có
 = ½(d
a
– d
i
)= 0,0025m ,  =
45W/mK.
hKmKcalk
t
2
33
/5,728
4100
1
45
163,1.0025,0
10.6,010.3,0
12000
1
1





So sánh giữa k = 700kcal/m
2
hK đã chọn ở trên và k
t
ta thấy
sai khác không quá 5% vậy k ta đã chọn là hợp lý.
Ta bố trí ống trên mặt sàng ( tấm lắp ống )theo hình lục
giác đều , số lục giác đều bố trí là :
97,4
6
3390.12
6
3312





n
m
Chọn m = 5 , vậy còn thiếu 1 ống , ta có thể không bố trí
một ống ở giữa lục giác đầu tiên.
- Khoảng cách giữa các ống : s =1,3d
2
= 1,3.25 =32,5 mm
- Đường kính trong của ống vỏ : D =
mm
n

S 380
8,0
90
.5,32.1,1 1,1 

với =0,8 là hệ số điền đầy ống
của mặt sàng.
Lấy D = 400mm.