Tài liệu đồ án kỹ thuật lạnh. chương 5 ppt

ch-ơng 5: tính chọn bình ng-ng
A.tính chọn đơn giản
1.
Chọn thiết bị ng-ng tụ làm mát bằng n-ớc (giải nhiệt n-ớc) bình ng-ng
ống vỏ nằm ngang NH
3
2.Xác định diện tích trao đổi nhiệt
Ta có:
Q
k
= k.F.t
tb
Trong đó:
- Q
k
: phụ tải nhiệt của thiết bị ng-ng tụ = 136,6 (kw)
- F : diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
- t
tb
: hiệu nhiệt độ trung bình
- t
w1
: nhiệt độ n-ớc vào bình ng-ng
- t
w2
: nhiệt độ n-ớc ra khỏi bình ng-ng
Tính hiệu nhiệt độ trung bình logarit
t
tb
=
min

max
minmax
t
t
ln
tt




5
0
C
Dòng nhiệt riêng đ-ợc xác định theo công thức
q
F
= k. t
tb
Trong đó:
(Theo bảng 22 SKG trang 62 ). Đối với bình ng-ng ống vỏ NH
3
nằm ngang
ta chọn:
+ Hệ số truyền nhiệt k = 800 (w/m
2
k)
Vậy:
q
F
= 1050.5 = 5250 (w/m

2
)
Khi đó ta có:
F =
26
5.1050
10.6,136
tk
Q
3
tb
k


(m
2
)
Dựa vào bảng 23 ta chọn 2 bình ng-ng {Model 20KRT có bề mặt trao đổi
nhiệt là 20 m
2
}.
kích th-ớc phủ bì (mm) kích th-ớc nối
ống (mm)
Ký hiệu diện
tích
bề
mặt
(m
2
)

đ-ờng
kính
(D)
dài
( L)
rộng
(B)
cao
(H)
số
ống
hơi
(d)
lỏng
(d
1
)
n-ớc
(d
2
)
thể
tích
giữa
các
ống
(m
3
)
khối

l-ợng
(kg)
KRT-20 20 500 2930 810 910 144 50 20 70 0,32 995
3.L-ợng n-ớc làm mát cung cấp cho thiết bị ng-ng tụ
Ta có:
V
n
=
wnn
k
t..C
Q

Trong đó:
- Q
k
: phụ tải nhiệt của thiết bị ng-ng tụ = 136,6 (kw)
- C
n
: nhiệt dung riêng của n-ớc = 4,19 kj/kg.k
-
n
: khối l-ợng riêng của n-ớc = 1000 kg/m
3
- t
w
: độ tăng nhiệt độ trong TBNT = 5 K
Vậy
V
n

=
0065,0
5.1000.19,4
6,136

(m
3
/s)
B.tính chính xác
điều kiện khí hậu tại Hà Tây








%84
C6,37tt
1N
0
1N

; Q
k
= 136,6 (kw).
Tra đồ thị i d của không khí ẩm ta đ-ợc t
-
= 34,6

0
C
- Nhiệt độ n-ớc vào bình ng-ng chọn : t
w1
= 36,5
0
C
- Nhiệt độ n-ớc ra khỏi bình ng-ng chọn : t
w2
= 40
0
C
- Nhiệt độ ng-ng tụ : t
k
= 45
0
C
- Hiệu nhiệt độ n-ớc làm mát : t
w
= t
w2
t
w1
= 40 36,5 =
3,5
0
C
- Hiệu nhiệt độ trung bình max : t
max
= t

k
t
w1
= 45 36,5 = 8,5
0
C
- Hiệu nhiệt độ trung bình min : t
min
= t
k
t
w2
= 45 - 40 = 5
0
C
Vậy
t
tb
=
5,6
5
5,8
lg.3,2
55,8
t
t
lg.3,2
tt
min
max

minmax







(
0
C)
1.L-u l-ợng n-ớc qua bình ng-ng
m
n
=
02,5
5,6.19,4
6,136
t.C
Q
wn
k


(kg/s)
2.Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ng-ng
- Đ-ờng kính bên trong của ống : d
i
= 20 (mm) = 0,02 (m)
- Đ-ờng kính bên ngoài của ống : d

a
= 25 (mm) = 0,025 (m)
- Số ống trong một phân tố : n = 14
- Chiều dài của mỗi ống : L = 3 (m)
- s = 2,5 mm
- Diện tích cho một mét chiều dài ống f
a
= 0,0785 m
2
/m; f
i
= 0,0628
m
2
/m
- Chọn tốc độ n-ớc trong bình ng-ng
n
= 1,5 m/s
3.Xác định hệ số toả nhiệt

i
từ vách trong của ống tới n-ớc làm mát
Các thông số làm mát bình ng-ng (tra ở bảng 6.1 tài liệu môi chất
lạnh) với nhiệt độ trung bình t
w
=


25,38405,36
2

1
tt
2
1
2w1w

0
C ta có:

n
= 992,2 kg/m
3
; = 0,615 W/m.K; = 0,72.10
-6
m
2
/s; Pr = 4,28
- Trị số Reynol:
Re =
7,41666
10.72,0
02,0.5,1
d.
6
in




- Đây là chế độ chuyển động rối nên Nu có dạng:

Nu = 0,021.Re
0,8
.Pr
0,43
= 0,021.41666,7
0,8
.4,36
0,43
= 196,4
Vậy hệ số toả nhiệt của n-ớc là:

i
=
8,6037
02,0
615,0.4,196
d
.Nu
i


(W/m
2
k)
4.Xác định hệ số toả nhiệt

a
từ môi chất lạnh ng-ng tới thành ống tính
theo bề mặt trong của ống.
Có thể gọi nhiệt độ trung bình logarit t

tb
= t
k
t
wtb
và t
v
= t
k
t
v
khi đó ta
có:
t
v
t
wtb
= t
tb
t
v
Vậy
q
i
=

vtb
i
i
i

vtb
i
i
i
wtbv
tt.K
1
tt
1
tt















Trong đó
+

i
i

= 0,00086 m
2
.K/W: là tổng nhiệt trở của vách ống và cặn bẩn
Vậy
d
i
d
a
N
Ư
ớc làm mát
Lớp cặn bẩn
Lớp vách ống
Môi chất lạnh trong ống
t
wtb
t
k
t
v

t
tb
t
v

q
a

q
i
K =
975
00086,0
8,6037
1
1


(W/m
2
K)
Suy ra
q
i
= 975.(t
tb
- t
v
) Chọn t
v
= 0,3.t
tb
(1)
Khi đó
q
i
= 975.0,7. t
tb

= 682,5.t
tb
= 682,5.6,5 = 4436,3 (W/m
2
)
- Các ống đ-ợc bố trí trên mặt sàng theo đỉnh của tam giác đều, chùm
ống có dạng hình lục giác với số ống đặt theo đ-ờng chéo lục giác lớn
m xác định theo công thức:
m = 0,75.

3
iii
k
D/l.d.s.q
Q
Trong đó
+ s : b-ớc ống ngang, s = 1,3.d
a
= 1,3.0,025 = 0,0325
+ l/D
i
: tỉ số giữa chiều dài ống và đ-ờng kính trong của thân, lấy l/D
i
= 8
Vậy
m = 0,75.
6,13
8.02,0.0325,0.3,4436
10.6,136
3

3

chọn m = 14 ống
Đây chính là số ống theo chiều ngang n
z
= m = 14 ống
- Hệ số toả nhiệt từ phía môi chất ng-ng tụ tính theo bề mặt trong của
ống

a
đối với hơi NH
3
ta có:

a
= 0,72.
h
4
va
32
.
t.d.
g...h



Trong đó
+
h

: Là hiệu entanpi vào và ra của NH
3
ở bình ng-ng
h

= r
+ Các thông số vật lý của môi chất lạnh NH
3
khi ng-ng tụ ở nhiệt độ 45
0
C
(tra theo bảng 7.21 tài liệu môi chất lạnh) ta có:
C
p
= 4,95 kj/kg.K; = 0,4273 W/m.K; =115.10
-6
N.s/m
2
; r = 1070 kj/kg;
= 569,6 kg/m
3
.