3.3.2 Тепловий розрахунок і тепловий баланс холодильника

Мета: Визначити необхідну кількість води на охолодження повітря.

Вихідні дані:

Кількість повітря що надходить, кг/год (мат. б.)	36227,46
Температура повітря: ˚С на вході на виході Густина повітря, кг/м3 Температура води: ˚С на вході на виході	плюс 138˚ плюс 16˚ 1,29 плюс 13˚ плюс 40˚

Рівняння теплового балансу холодильника:

∑Q_надх = ∑Q_витр

∑Q_надх = Q₁ + Q_втр ; кВт

∑Q_витр = Q₂ + Q₃ ; кВт; де:

Q₁ – кількість тепла, що вноситься гарячим повітрям, кВт;

Q_втр – тепловтрати, кВт;

Q₂ – кількість тепла, що виноситься охолодженим повітрям, кВт;

Q₃ – кількість тепла, що відводиться охолоджуючою водою, кВт.

Розрахунок надходження тепла:

Q₁ = G₁ · t₁ · c₁;

де:

G₁ – кількість гарячого повітря; кг/с (вих. дані)

Q₁ = 10,06 · 138 · 0,831 = 1154,02 кВт.

де:

с₁ = 0,831 кДж/кг · К середня теплоємність повітря

Витрати приймаємо 3% від тепла, винесеного повітрям

Q_втр = 0,03 · Q₁

Q_втр = 1154,02 · 0,03 = 34,62 кВт

Розрахунок витрат тепла:

Q₂ = G₂ · t₂ · c₂; кВт

де: G₂ – кількість охолодженого повітря, кг/с

G₂ = 10,06 кг/с

t₂ – температура охолодженого повітря, t₂ = 16˚С;

с₂ = 0,831кДж/кг · К

Q₂ = 10,06 · 16 · 0,831 = 133,76 кВт

Q₃ = G₃ · t₃ · c₃; кВт

де: G₃ – кількість охолоджуючої води, кг/с

t₃ – температура води, t₂ = 40˚С;

с₃ – теплоємність води, с₃ = 4,19 кДж/кг · К

Q₃ = G₃ · 40 · 4,19 = 167,6 G₃

∑Q_надх = ∑Q_витр

1154,02 + 34,62 = 133,76 + 167,6 G₃

1188,64 = 133,76 + 167,6 G₃

1054,88 = 167,6 G₃

G₃ = 6,29 кг/с

тоді Q₃ = 6,29 · 167,6 = 1054,9 кВт

Висновок:

Виконавши тепловий розрахунок тарілчастого холодильника ми встановили, що необхідна кількість охолоджуючої води становить 5.9 кг/с.

Одержані дані теплового балансу подані в табл. 3.4

Таблиця 3.4

Статті надходжень	кВт	Статті надходжень	кВт
Кількість тепла із гарячим повітрям Тепловтрати	1154,02 34,62	Кількість тепла з охолодженим повітрям Кількість тепла з охолоджуючою водою	133,76 1054,9
Разом	1188,64	Разом	1188,64

3.3.3 Елементи конструктивного розрахунку апарата

Розрахунок штуцерів для входу та виходу повітря і входу та виходу охолоджуючої води проводиться за формулою:

де:

G – масова витрата повітря, води, кг/с.

– густина повітря, води кг/м³

w – швидкість руху повітря, води у штуцері м/с.

Діаметр штуцера для входу та виходу води.

Кількість охолоджуючої води 5,9 кг/с [тепл.бал.]

Вода на охолодження подається двома потоками – захолоджена зверху на 18 тарілку і зворотна на 4 тарілку. Згідно виробничих даних 1 об’ємну частину становить охолоджена вода а 4 об. частини зворотна.

Тоді:

Діаметр штуцера для входу зверху холодильника охолодженої води:

де:

0,5 м/с – швидкість руху води [3 с.74]

Приймаємо діаметр штуцера 80 мм.

Діаметр штуцера для зворотної води:

Приймаємо діаметр штуцера для входу на 4 тарілку звор. води 120 мм.

Діаметр штуцера для виходу води:

Приймаємо діаметр штуцера в кубі холодильника .

Діаметр штуцера для входу та виходу повітря:

де:

7,8 м³/с (мат.бал.) V – об’єм повітря, що надходить;

w – швидкість повітря м³/с.

w= 30 м/с.

[3. с,74]

Приймаємо штуцер для входу та виходу повітря 600мм.