Индексы

	–	состояние насыщенной жидкости;
р	–	хладоноситель (рассол);
вн	–	внутренний;
ор	–	оребренный;
з	–	замерзание;
а	–	хладагент;
н	–	наружный;
о	–	кипящий хладагент;
л	–	ламинарный;
т	–	турбулентный;
m	–	средний;
max	–	максимальный$
min	–	минимальный;
1	–	на входе в испаритель;
2	–	на выходе из испарителя

Цель расчета  определение удельного теплосъема аппарата (плотность теплового потока), коэффициента теплопередачи и теплопередающей поверхности (площадь поверхности аппарата).

Приложения 1–5 содержат полезные справочные данные, взятые из [2, 3]. В прил. 6 приведена, в качестве примера, программа расчета аппарата на языке Фортран 77.

Исходные данные

Холодопроизводительность испарителя Q0, кВт ………………	1500
Температура хладоносителя на входе в испаритель , С …..	–3
Температура хладоносителя на выходе из испарителя , С	–7
Температура кипения хладагента R22 , С …………………	–10
Размеры медной трубы:
 внутренний диаметр , мм ………………………………….	13,2
 диаметр трубы по основанию ребер , мм ………………….	16,5
 диаметр ребер D, мм …………………………………………..	21
 средняя толщина стенки трубы , мм ………………………...	1
 коэффициент оребрения …………………….	3,12

Расчет горизонтального кожухотрубного испарителя

1. Определение средней логарифмической разности температур (средний логарифмический температурный напор)

График изменения температур рассола и хладагента R22 приведен на рис. 1.

, (1)

где ; .

Рис. 1. Изменение температур раствора хлористого натрия и хладагента R22 в испарителе

2. Определение коэффициента теплоотдачи от рассола к стенке медной трубы

Для кожухотрубных испарителей с межтрубным кипением холодильного агента существует реальная опасность замерзания хладоносителя, что может привести к разрыву труб. Чтобы исключить эту опасность целесообразно температуру замерзания хладоносителя принимать на 58 С ниже температуры кипения холодильного агента. Для рассматриваемого случая температура замерзания рассола принята равной = 15,1 С. Соответствующую этой температуре концентрацию хлористого натрия в воде находим в прил. 2;  = 18,8 % (по массе) [2]. Средняя температура рассола равна

.

Теплофизические свойства рассола для этой температуры = 5,28 С находим из прил. 2 [2]

₁₅ = 1140 кг/м³; _р = 2,7410^–6 м²/с; _р = 0,542 Вт/(мК); Pr_р = 19,8;

_р = 3,410^–4 1/К.

Для расчета коэффициента теплоотдачи необходимо знать число Рейнольдса, определяющее режим движения хладоносителя. Число Рейнольдса находим по формуле

, (2)

где l – определяющий размер, м.

За определяющий размер l принимаем внутренний диаметр трубы, d_вн. Скорость движения рассола внутри трубы принимаем равной w = 1,5 м/с.

Рассчитываем число Рейнольдса

Режим движения – переходный, поскольку 2300  Re_р  10000.

Коэффициент теплоотдачи со стороны рассола _р определяем согласно [3]

; (3)

; (4)

; (5)

. (6)

Здесь ,  числа Нуссельта, рассчитанные для значений чисел Рейнольдса и соответствующих, соответственно, турбулентному и ламинарному режимам движения.

Рассчитаем число Грасгофа, принимая :

. (7)

Находим число Нуссельта

;

.

Определяем коэффициент и число Нуссельта

;

.

Коэффициент теплоотдачи равен

Вт/(м²К).