Лабораторная работа № 5 «Расчет холодопроизводительности конденсатора холодильной машины»

Конденсатор - теплообменный аппарат, в котором пары холодильного агента высокого давления, охлаждаясь до температуры его конденсации, пере- ходят в жидкое состояние.

При работе компрессора сжатые в его цилиндре перегретые пары хладагента поступают в конденсатор с температурой примерно на 30-40°С выше температуры охлаждающей среды. Выход из конденсатора ограничен малой пропускной способностью регулирующего вентиля, давление паров хладагента в конденсаторе постепенно повышается. Происходит насыщение паров и постоянная их конденсация. Температура конденсации будет повышаться до тех пор, пока разность температур конденсирующегося хладагента и охлаждающей среды не станет достаточной для передачи охлаждающей среде тепла, которое передается в конденсатор из испарителя и компрессора.

При установившейся работе холодильной машины температура конденсации устанавливается примерно на 10-15°С выше температуры охлаждающей среды, а давление конденсации соответствует давлению насыщенных паров хладагента при этой температуре.

Работа выполняется в следующем порядке.

Составить чертёж (эскиз) конденсатора с необходимыми размерами. Составить схему работы конденсатора с указанием мест и размеров сечения подвода пара и отвода жидкого рабочего тела.

Вычислить площади внутренней и наружной поверхностей конденсатора, объём внутренней полости конденсатора и массу рабочего тела, находящегося в конденсаторе при температуре и давлении конденсации.

Вычислить холодопроизводительность конденсатора по исходным данным таблицы 5.

Теплопередача через стенки конденсатора осуществляется за счёт теплопроводности. Поэтому производительность конденсатора определяют по основному уравнению теплопередачи

или

где - производительность конденсатора, Вт; F - площадь поверхности конденсатора, м²; k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*К); Q_m - средняя логарифмическая разность между температурой конденсации хладагента и температурой охлаждающей среды, К.

Коэффициент теплопередачи k является обратной величиной полному тепловому сопротивлению стенки R.

к = 1/R = 1 / (1/α₁ * F₂/F₁ + σ/λ * F₂/F₁ +1/α₂) (38)

где α₁ — коэффициент теплоотдачи от конденсатора к охлаждающему воздух Вт/(м²*К); α₂ - коэффициент теплоотдачи от тёплой среды (рабочего тела)

конденсатору, Вт/(м²*К); λ - коэффициент теплопроводности материала конденсатора, Вт/(м²*К); — - отношение наружной площади к внутренней (коэффициент оребрения).

Вычислить количество циркулирующего в конденсаторе рабочего тела

(39)

где i₁ – энтальпия пара после компрессора; i₃ - энтальпия сконденсированной жидкости, кДж/кг.

Таблица 5

Исходные данные и результаты расчетов

Вари- ант	Рабочее тело	tк конденсации	tв воздуха	Fн	Fв	k	Qk	i1	i3	G
		°С	°С	м2	м2	Вт/м2- К	Вт	кДж/кг	кДж/кг	кг/сек
1/2	12/22	30
3/4	12/22	35
5/6	12/22	38
7/8	12/22	40
9/10	12/22	28
11/12	12/22	42