Подбор и расчет конденсатора

Конденсатор это теплообменный аппарат, в котором происходит отдача тепла рабочим телом окружающей среде и изменение агрегатного состояния, т. е. его конденсация.

Конструкции конденсаторов разнообразны. За основу их классификации приняты различные признаки. В холодильных установках применяются следующие типы конденсаторов: панельно-погружные, элементные, кожухотрубные (вертикальные и горизонтальные), оросительные с промежуточным отводом хладоагента, испарительные, воздушные.

Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы являются наиболее распространенным типом судовых теплообменных аппаратов для холодильных установок холодопроизводительностью от 1000 до 350 000 Вт и применяется для большинства холодильных агентов. Конденсаторы малой производительноси располагают обычно под компрессором, а конденсаторы большой производительноси располагают отдельно от компрессора.

Кожухотрубный конденсатор состоит из кожуха с приваренными по концам трубными решетками, в которых развальцованы или заварены трубы (рис. 3). По трубам протекает охлаждающая вода, а межтрубное пространство заполнено паром конденсируемого холодильного агента. Трубные решетки закрываются крышками с перегородками, изменяющими направление движения воды.

Нагнетаемый компрессором пар подается в кожух сверху. Жидкость отводится либо непосредственно из кожуха, либо из специального сборника, приваренного к корпусу.

В холодильных установках, не имеющих линейных ресиверов, нижняя часть кожухотрубного конденсатора служит емкостью для сбора жидкого холодильного агента (рис. 3). Высота столба жидкости в кожухе должна быть не менее 50−75 мм, а в крупных конденсаторах не менее 100 мм. При малой высоте столба жидкости над отверстием трубопровода в слое жидкости образуется воронка, способствующая попаданию несконденсировавшегося пара и газов в жидкостной трубопровод.

Кожух конденсатора должен быть снабжен патрубками для подвода пара, отвода жидкости и масла, а также для подключения указателей уровня, предохранительного клапана и воздухоотделителя. Кроме того, кожух снабжается лапками для крепления конденсатора на фундаменте.

Трубные решетки конденсатора изготовляются стальными с последующей заливкой красной медью, а также из морской латуни. В трубных решетках развальцованы или заварены трубы, являющиеся теплообменной поверхностью конденсатора. Применяются гладкие и оребренные трубы. Оребрение теплообменных труб кожухотрубных конденсаторов, как правило, осуществляют с помощью накатки наружной поверхности на трубонакатном станке.

К трубным решеткам присоединены на болтах крышки, снабженные перегородками, образующими отдельные полости в конденсаторе. Перегородки в крышках конденсатора должны быть расположены таким образом, чтобы при заполнении труб водой в них не образовались воздушные мешки, а при опорожнении не оставалась вода. В верхней части одной из крышек помещен кран для выпуска воздуха, в нижней — кран для спуска воды.

Крышки должны быть снабжены контрольными штифтами или шпильками, расположенными несимметрично, чтобы крышки можно было устанавливать только в одном правильном положении.

Исходные данные:

Температуры:tw1=160C;tw2=190C;tк=200C;

Коэффициент теплопередачи: K=450 кВт/м2град;

Индикаторная мощность обоих ступеней NiНД=2,49 кВт;NiВД=22,851кВт;

Действительная холодопроизводительность: Q0Д=6,9кВт;

Расчет:

Площадь теплообменной поверхности:

FК.Д=QK /(k*m) =(117,35 103 /(450*4.73)=55,133 м², где.

QK-тепловая нагрузка:

QK=Qод+ Ni Н. Д+ Ni В. Д =6,9+2,49=3,39кВт, Среднелогарифмическая разность температур:

m=tw2-tw1 /[ 2,3lg (tK-tw1) / (tK-tw2)];

tw1-температура воды на входе в конденсатор;

tw2-температура воды на выходе из конденсатора;

m=19−16 /[ 2,3lg (20−16) / (20−19)=4,73.

По площади теплообменной поверхности выбираем конденсатор и КТР-3,.

Таблица .4 Техническая характеристика конденсатора.

Подбираем насос для водяного охлождения:

V=Q0/(CpPtp)=6.9/1000*1*3=0,0025 м3/с Где Ср=1000 -теплоемкость воды; =2,638-плотность воды,.

tр-разность температур входящего и выходящего в испаритель рассола.

По подаче V=0,0023м3/ч берем насос типа НЦВ-20/10,(рис.5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ показателей эффективности работы холодильных машин позволяет принять обоснованное решение о целесообразности эксплуатации машины в соответствующих условиях производства работ и определить ее технико-экономический уровень на основе изучения различных способов механизации работ, сопоставления образцов техники и прогнозирования возможного эффекта от ее применения. Сопоставляют машины путем определения и сравнения показателей, позволяющих количественно определить степень эффективности выполнения технологических операций при заданном качестве работы. Обоснованность принятых решений обусловлена степенью соответствия показателей эффективности функциональному назначению машины, полнотой учета действующих технических, эксплуатационных и социально-экономических факторов.

Эффективность машины — это способность качественного выполнения требуемых видов работ в заданных условиях эксплуатации с минимальными затратами. Количественная оценка эффективностиотношение расходов материальных средств к единице продукции. Технический уровень — отношение эффективности машины к соответствующему значению эталонного образца.

Условия формирования показателей эффективности определяются соблюдением ряда положений. Показатель должен обеспечивать выявление влияния на эффективность машины всего многообразия определяющих факторов, технических параметров, условий производства и эксплуатации. Показатели должны помочь получить обоснованные рекомендации по выбору рациональных технических и эксплуатационных параметров машины, совокупность которых определяет ее технико-экономическую эффективность, и определить техническую и технико-экономическую целесообразность применения на объекте группы машин разного типоразмера с учетом условий эксплуатации, производства, потребностей и перспектив развития народного хозяйства.

Показатель должен иметь технико-экономическую основу и соответствовать цели, достигаемой в результате применения соответствующего оборудования.

Все показатели условия формирования должны иметь иерархическую структуру, при которой частные показатели должны входить в состав более общего и стать составными элементами более высокого уровня.

Анализ эффективности и технического уровня спецавтомобилей предусматривает рассмотрение вопросов: формирования математических моделей показателей (особенно такого, как производительность); расчета их эффективности для каждой машины, входящей в рассматриваемую размерную группу; установления базовой машины-прототипа; разработку моделирующего алгоритма и программы оценки эффективности машины; оценку технического уровня по отношению к машине-прототипу. Возможность представления приведенных затрат Z в виде предложенной теоретической модели подтверждается результатами анализа статистической информации. Выражение для определения приведенных затрат рассматривается как целевая функция, а мощность и масса — как определяющие факторы.

Что касается эксплуатации холодильных машин и установок особенно в последние годы, наблюдается большие изменения. Они заключаются в том, что в настоящее время предъявляются повышенные требования к их техническому оснащению с точки зрения экологической безопасности, улучшения условий хранения, сохранения качества пищевых продуктов.

С одной стороны, потребитель предъявляет все более высокие требования, а значит, необходимо новое холодильное оборудование и увеличение его количества. С другой стороны, следует учитывать требования экологии, нормативы и ограничения, касающиеся температур хранения пищевых продуктов, энергопотребления и применения хладогентов в холодильных установках.

Новой инициативой Евросоюза стало требование, что бы супермаркеты документально регистрировали уровень и колебания температуры в холодильных камерах объемом более 10 м³. Предписано регистрировать температуру каждые 4 часа и сохранять эти записи в течение года. Все зарегистрированные данные следует хранить в персональном компьютере в кабинете директора супермаркета и ежемесячно распечатывать.

В Великобритании эти требования распространены и на мелкие торговые предприятия, торгующие скоропортящимися продуктами, хранящие охлажденные и замороженные продукты в торговом холодильном оборудовании и стационарных охлаждаемых камерах.

Данные правила и нормы повышают требования, предъявляемые к работе и регулированию холодильных установок. Поэтому фирмы, производящие холодильное оборудование, часто сталкиваются с потребностью в более точном регулировании и обеспечении документировании работы холодильных установок.

Другая проблема, связанная с эксплуатацией холодильного оборудования, озоновая проблема и парниковый эффект.

Известно, что одной из главных мер при решении первой проблемы является перевод всех холодильных установок в супермаркетах на озонобезопасные хладагенты. Дискуссии по парниковому эффекту привлекли дополнительное внимание к энергопотреблению супермаркетов и необходимости его сокращения.

В Дании было проанализировано энергопотребление супермаркетами в целях дифференцирования расхода электроэнергии на освещение, отопление и охлаждение. Выяснилось, что в супермаркете торговой площадью до 1200 м² на холодильные установки приходится 64% общего объема энергопотребления. Дания и другие европейские страны ввели налоги на углекислый газ и на потребляемую электроэнергию. Государство идет даже на то, что в целях экономии энергии предоставляет субсидии на модернизацию холодильных установок, если супермаркет документально подтвердит, что это снижает расходы электроэнергии.

Перед производителями и поставщиками холодильного оборудования встали новые задачи в связи с предъявлением следующих требований к холодильному оборудованию:

обеспечение безопасности хранения пищи, защита от внешних факторов и сохранность качества, создание оптимальных условий без больших температурных колебаний;

энергосбережение, т. е. хорошая защита от теплопритоков и автоматизированная регулируемость холодильной системы;

соответствие нормативным требованиям по регистрации температуры;

наличие перспективы по возможной замене хладагента;

меньшая потребность в обслуживании, т. е. надежная работоспособность и долговечность холодильной системы.

Центр технического обслуживания холодильного оборудования должен иметь телефонную линию, подключенную к персональному компьютеру через модем и межсетевой шлюз. Это дает возможность принимать сигналы из супермаркета и регулировать работу холодильной установки дистанционно.

Новые конструктивные решения. Повышение технического уровня торгового холодильного оборудования отечественного производства до уровня мировых образцов требует разработки и внедрения прогрессивной технологии производства, коренного перевооружения заводов.

В настоящее время наметился переход к более высокому уровню организации производства торгового холодильного оборудования — изготовлению и поставке заводами моноблочных холодильных машин полной заводской готовности, включая систему автоматического управления, контроля и защиты. Такой способ позволяет осуществлять выпуск холодильных машин на предприятиях, оснащенных усовершенствованными технологическими линиями и имеющих высококвалифицированный персонал.

Установка в торговом холодильном оборудовании моноблочных автоматизированных машин имеет следующие преимущества:

автоматизация процессов охлаждения, оттаивания испарителей и регулирования параметров;

уменьшенные масса и габариты;

высокая ремонтопригодность.

Ведется разработка холодильного оборудования с применением заливочной пенополиуретановой изоляции. При этом возникает возможность сборки корпусов изделия из отдельных панелей, что значительно упрощает конструкцию холодильного оборудования и технологию его сборки.