Общая нагрузка на испарительные батареи конденсатор
Пропускная способность соединительного патрубка определяется в первом приближении по уравнению
Где
= 0.3 - радиус соединительной трубы, м; = 0.2 - длина участка, м;d= 0.6 - диаметр затвора, м;
= 1.238 - давление у поверхности сублимации, мм. рт. ст; = 0.167 - давление у поверхности конденсации, мм. рт. ст;Объём водяного пара при среднем давлении в системе
= 8 - количество намороженного льда за 1 час, кг/ч; = 0.525 - среднее давление в системе, мм. рт. ст. с учётом коэффициентанеравномерности испарения 1.2
Скорость откачки пара конденсатором
Так как пропускная способность соединительного трубопровода, полученная в расчете.
- примерно в 10000 раз больше объёма пара, подлежащего, откачке , то членом - пренебрегаем.поверхность конденсатора, обеспечивающая требуемую скорость откачки,
,где
= 0.167 - давление у поверхности конденсации, мм. рт. ст.; = 0.72 - определяется по графику, по среднему давлению в системе; = 0.525рт. ст. и принятом расстоянии между испарительнымибатареями
=0.05м.Принимаем допускаемую толщину слоя льда
= 0.007м, тогда площадь поверхности для обеспечения льда такой толщиныСравнивая площади поверхностей
= 0,0467 и = 4.665 , делаем вывод, что поверхность с площадью = 4.665 обеспечивает необходимую толщину слоя льда и в то же время гарантирует полную откачку пара конденсационной поверхностью, так как для откачки требуемого количества пара достаточно иметь поверхность, равную = 0.0467 (эта поверхность была бы достаточна для непрерывной конденсации, если бы она полностью и непрерывно очищалась от конденсата).Таким образом, принимаем
= 4.665 .Удельный тепловой поток через поверхность конденсации
Коэффициент теплоотдачи от стенки к хладагенту - хладон-22
Как видно из расчёта, удельный тепловой поток получается значительно меньше величин, предлагаемых в работах основанных на опытных данных, Т.е. выбранная поверхность с площадью
= 4.665 , справится с необходимой нагрузкой.Термическое сопротивление.
Для простоты расчёта принимается то, что температура стенки трубы и связанного с ней ребра будут одинаковы. Ввиду малой толщины стенки трубы определение термического сопротивления проводим по формуле для плоской стенки.
Где
=0,001 - толщина стенки трубы наготовленной из коррозионностойкой стали; - коэффициент теплопроводности коррозионностойкой стали.Температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания при толщине намороженного льда
,где
,°С - температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания; = 35°С - температура поверхности конденсации в начале цикла намораживания;q= 5378,
- удельный тепловой поток; - толщина слоя намороженного льда; - коэффициент теплопроводности льда.Следовательно, в конце цикла намораживания температура поверхности конденсации будет равна
= - 29,°С, т.е. ниже максимально допустимой.Определение габаритов сублимационного конденсатора.
Предельно допустимую рабочую длину охлаждающих элементов конденсатора находим из графиков. Для температуры конденсации t= - 30,°С и давлении системы
=0.525, мм. рт. ст., и принятом расстоянии между испарительными батареями =0.05, м имеетсяЭта величина является предельной для принятого расстояния между испарительными батареями.
В качестве вымораживающих элементов конденсатора принимаем вертикальные короткошланговые батареи с одним сплошным касательным ребром вдоль всех вертикальных труб батареи.
Диаметр вертикальных труб
= 0.02, м, диаметр верхнего и нижнего коллекторов = 0.032, м, шаг труб в батарее принимаем =0.045, м.Теплообменная поверхность 1 м вертикальной трубы с учётом касательного ребра
Высота вертикальных труб определится из выражения
Общее количество вертикальных испарительных труб
Общая длина коллекторных труб
Площадь поверхности коллекторных труб
Полная поверхность теплообмена в конденсатор
Расход тепла на расплавлении намороженного в конденсаторе льда.
Предварительное оттаивание намороженного льда от испарительных труб осуществляется парами горячего хладагента. Конструкция испарительных батарей выполнена таким образом, что намороженные плиты льда после подачи в испарительные батареи горячих паров Хладола-22 подтаивают и сползают на дно, где лед окончательно расплавляется за счёт тепла, выделяемого электронагревательным элементом конденсатора. Для расплавления намороженного в конденсаторе льда необходимо подвести тепло
где
= 32кг - количества льда сконденсированного за цикл; = - 30°С - температура конденсации;