Chương 8: Tính toán thiết bị bay hơi.Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng thu nhiệt của đối tượng cần làm lạnh để bốc hơi.. Trong kho lạnh này , để gi
Trang 1Chương 8: Tính toán thiết bị bay hơi.
Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng thu nhiệt của đối tượng cần làm lạnh để bốc hơi
Trong kho lạnh này , để giảm hao ngót sản phẩm làm đông
ta sử dụng loại dàn lạnh không khí đối lưu tự nhiên loại treo trần Đây là loại thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô , trong đó không khí lưu động ngoài chùm ống và được tiếp xúc trực tiếp với bề mặt thiết bị , còn môi chất lưu động và sôi trong ống Khi đó không khí thải nhiệt cho môi chất sôi trong ống và giảm nhiệt độ
1 Các thông số của không khí trước và sau khi vào dàn lạnh.
-Thông số không khí khi vào dàn lạnh.
t1 = tphòng + 3 = -35 +3 = -320C
1= 90%
d1= 0,0006kg/kg , i1= -20,83 kj/kg
- Thông số của không khí sau dàn lạnh
t2 = -35 - 3 = -380C
2 = 99% , i2 = -27,47 kj/kg., d2 = 0,00028kg/kg
-Thông số của không khí trên bề mặt
t ,
Trang 2Kết cấu bề mặt trao đổi nhiệt : đường kính ngoài của ống
da = 38mm
đường kính trong của ống di = 32mm
chiều cao của cánh h = 20mm Bước cánh u = 8mm, chiều dày
=0,4mm
Diện tích bề mặt cánh :
u d h h
008 , 0
1 ) 038 , 0 02 , 0 ( 02 , 0 14 3 2
1 ).
(
diện tích bề mặt phần giữa các cánh
u d
008 , 0
10 4 , 0 1 038 , 0 14 , 3 ) 1 (
Diện tích bề mặt trong ống
F tr d i 3 , 14 0 , 032 0 , 1m2 /m
Hệ số toả nhiệt của không khí
Re
14 , 0 54
, 0 1
u
h u
d C C C
Z s
Giả sử tốc độ không khí ở tiết diện bé nhất là = 8m/s 5664
10 3 , 11
008 , 0 8
u
= 11,3.10-6 là độ nhớt động học của không khí ở –250C
Trang 3Đối với chùm ống song song các hệ số C = 0,105 , Cs = 1,04 , CZ = 1
008 , 0
02 , 0 008 , 0
038 , 0 1 04 , 1 105 ,
14 , 0 54
, 0
Nu
mK W u
Nu KK
008 , 0
10 16 , 2 9 , 20
Tỷ số giữa lượng nhiệt lấy từ không khí do truyền nhiệt truyền chất với bề mặt lạnh của thiết bị và lượng nhiệt lấy từ không khí do đối lưu tự nhiên
245 251
00028 , 0 0006 , 0 2880 1
2880 1
2 1
2
T T
d d
- Hệ số toả nhiệt có tính tới sự ngưng tụ của khôngkhí n KK 56 , 52 1 , 154 65 , 2W /m2K
- Hệ số toả nhiệt tính tới cả nhiệt trở của lớp tuyết , và sự tiếp xúc của cánh với ống:
K m W
R tx
t
t n
4
/ 6 , 47 10
5 , 4 75 , 0
004 , 0 5 , 65 1
1 1
Ở đây lấy tu =0,75W/mK , tu =0,004 m và nhiệt trở tiếp
xúc của cánh
R tx = 4,5.10 -3 m 2 K/W
- hệ số hiệu quả của cánh
'
'
mh
mh th
E
Trang 472
10 4 , 0 46
6 , 47 2
2
c c
tu
m
chiều cao quy ước của cánh :với R = 0,039m – bán kính
cánh tròn
r= 0,019 m – bán kính
ngoài của ống
019 , 0
039 , 0 ln 35 , 0 1 02 , 0 ln
35 , 0 1
r
R h
h
Với mh’=1,8 tra bảng 33 sách BT kỹ thuật nhiệt có th(mh’)
= 0,95
0 , 55
8 , 1
95 ,
E
- Lượng không khí đi qua thiết bị :
s kg i
i
Q
47 , 27 83 , 20
4 , 48 2
1
- Thể tích không khí đi qua thiết bị :
s m P
T R G V G
10 81 , 9 29
251 8314 3 , 7
.
4 1
1
-Tiết diện để không khí lưu động:
5
3 , 7 1
KK
k
G
Lấy tốc độ khối lượng không khí 1 =5kg/m 2 /s.
- Mật độ dòng nhiệt phía không khí :
q KK =KK (t KK – t)
Trang 5Cho rằng nhiệt độ không khí bằng nhiệt độ phòng q KK
= 56,52( -25 - t)
- Mật độ dòng nhiệt khi amoniac sôi trong ống được xác định bởi phương trình:
tr
ng t
F t
q 580 1 , 667
0
Với t 0 = t - t 0 = t + 35
032 , 0
038 , 0 ) 35 (
Giải hệ hai phương trình q F,t = 688,8(t + 35) 1,667 , và q KK
=56,52(-25- t) bằng phương pháp đồ thị ta sẽ tìm được giá trị
qF,t
Trang 6Hình - 10 Đồ thị giải hệ
phương trình q KK và q F,t
Từ đồ thị trên ta xác định được q F,t = 550W/m 2 và t 34,2
0 C
- Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị
Theo phần tính nhiệt kho lạnh thì nhiệt tải của thiết bị Qtb
= 48,4 KW
2
,
88 550
48400
m q
Q F
t F
tb
Cấu tạo thiết bị bay hơi không khí đôí lưu tự nhiên bao gồm các xéc-xi được đặt nối tiếp nhau theo chiều cao hay chiều sâu Mỗi xéc-xi được thiết kế đảm bảo trị số tốc độ khối lượng của không khí lưu động
Trang 7Các xéc-xi đặt nối tiếp nhau theo chiều sâu , và lấy bước
ống S = 0,08m, thì diên tích của bề mặt trao đổi nhiệt của một
xec-xi tính như sau
2
008 , 0
02 , 0 10 4 , 0 2 038 , 0 08 , 0
032 , 0 14 , 3
46 , 1 2
.
u
h d
S
d
a
i
- Số xéc –xi đặt song song là
24
67 , 3
88
t
t
F
F Z
- Chiều dài tổng của các ống trong một xéc-xi
u
h d
S
F L
a
008 , 0
02 , 0 10 4 , 0 2 038 , 0 08 , 0
46 , 1
- Số dãy ống trong một xec-xi
Gọi H và B tương ứng là chiều cao và chiều rộng của một
xéc-xi thì ta có tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng là K = B/H , lấy K =2
Vậy số dãy ống là 15 , 1
2 08 , 0
6 , 36
K S
L m
Lấy m’ = 15 khi đó tỷ số K được tính lại là
03 , 2 08 , 0 15
5 , 36
s
m
L
K
- chiều dài của một ống trong thiết bị
m m
L
15
5 ,
36
Trang 8- Chiều cao thiết bị khi số dãy ống là 15
H = m.S = 15 0,08 =1,2m
- Chiều dài tổng của phần ống của dàn bay hơi
L’= L Z = 24 36,5 =876m
Kết cấu kho lạnh gồm 6 phòng lạnh , giả sử yêu cầu nhiệt tải của thiết bị cả 6 phòng lạnh là như nhau , như vậy ở mỗi phòng ta sẽ bố trí một dàn lạnh như nhau Theo các tính toán ở trên ta có :
Số xéc-xi của một dàn lạnh ở một phòng lạnh 4
6
24 6 ' Z
Z
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của một dàn lạnh ở một phòng lạnh :
14 , 67 2
6
88
F
p