Файл: Цейтлин Ю.А. Установки для кондиционирования воздуха в шахтах [Текст] 1974. - 166 с.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.06.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 2
Мт— расход воды через т. в. д., кг/сек; |
утечки |
||||
by— коэффициент, |
учитывающий |
возможность |
|||
холодоносителя |
в контѵре, |
принимается |
равным |
||
1,02—1,05; |
|
обслуживаемых |
т. в. д.; |
||
п — число |
воздухоохладителей, |
||||
т — число |
простых |
участков |
трубопровода в |
системе |
|
циркуляции |
вторичного холодоносителя; |
|
со |
|
&м= 1,1 — коэффициент, учитывающий |
наличие местных |
|||
противлений. |
|
и температурам |
вто |
|
Поизвестной холодильной мощности |
||||
ричного холодоносителя |
можно определить необходимое |
коли |
||
чество стандартных секций т. в. д. [41].. |
|
т. в.д. |
||
Зная общий расход вторичного холодоноснтеля через |
||||
и задаваясь скоростью движения в аппарате (0,80—1,50) |
м/сек, |
|||
определяют количество элементов теплообменника, соединяемых параллельно:
|
|
РхНШ'х |
|
|
|
|
|
|
где рх и |
— плотность |
кг/м3 и средняя |
скорость |
холодоносн |
||||
|
теля в аппарате, м/сек; |
|
секции |
т. в. д. по вто |
||||
|
Fx — площадь |
живого сечения |
||||||
|
ричному холодоносителю |
(для выпускаемых в |
||||||
|
настоящее |
время |
стандартных |
элементов |
||||
|
0,0245 м2) . |
рядов |
секций |
округляют |
||||
Полученное число параллельных |
||||||||
до ближайшего целого. |
|
|
|
|
|
|
(рас |
|
Затем, |
приняв температуру первичного холодоноснтеля |
|||||||
сола) на |
входе в т. в.д. на 5—8° С ниже |
конечной температуры |
||||||
вторичного холодоноснтеля (воды), |
выбирают |
концентрацию |
||||||
рассола. |
Концентрация рассола выбирается |
так, |
чтобы |
мини |
||||
мальная температура его в установке была на 8° С выше темпе ратуры замерзания (см. приложение V). Предварительно можно считать, что минимальная температура рассола на 1—2° С ниже
температуры |
его перед т. в. д. |
|
|
|
|
После того как концентрация рассола принята, определяют |
|||||
его |
расход, принимая скорость |
в т. в.д. 1,5—2,5 м/сек: |
|||
|
|
M P = |
P p F PWP ’ |
|
( 1 7 ° ) |
где |
рр и W P — плотность кг/м3 и средняя |
скорость |
холодоносн |
||
|
|
теля', м/сек; |
|
|
по первично |
|
Fv — площадь живого сечения аппарата |
||||
|
|
му холодоносителю (для |
секций |
т. в. д., выпу |
|
|
Конечная |
скаемых в настоящее время 0,0157 м2). |
|||
|
температура первичного холодоносителя |
||||
|
|
|
Qr.П.д |
|
(171) |
|
|
|
мр |
|
|
142
Здесь t" и tv’ — конечная |
и |
начальная температуры |
первич |
||||
|
ного холодоносителя; |
|
|
||||
Срс — массовая |
|
теплоемкость |
холодоносителя,, |
||||
|
кдж/кг-град. |
теплообмена |
т. в.д. определяется |
||||
Необходимая поверхность |
|||||||
из уравнения |
теплопередачи |
(68). Средний |
температурный на |
||||
пор рассчитывается по уравнению |
(69), коэффициент |
теплопе |
|||||
редачи— по выражению |
(71). |
|
|
|
|
||
Коэффициенты теплоотдачи от вторичного холодоносителя |
|||||||
стенкам трубок т. в. д. и от стенок |
трубок |
первичному |
холодо |
||||
носителю определяются из критериальных уравнений: |
|
||||||
|
Nup = |
0,021/1 Re°-«Prp°^ 3; |
|
(і72) |
|||
|
Nux = |
0,196Rex’60 Pr”’30. |
|
(173) |
|||
Здесь кроме |
принятых |
ранее |
обозначений А — коэффициент, |
||||
учитывающий уменьшение коэффициента теплоотдачи от наруж
ных |
поверхностей |
трубок т. в.д. первичному холодоносителю |
при |
малых числах |
Рейнольдса (71 = 1 при Rep^ 1 0 4; 71 = 0,9 при |
Rep = 6,3- ІО3, 71 = 0,8 при Rep= 5- ІО3 и 71 = 0,7 при Rep = 4- ІО3 [5]). Определяющим размером в формуле (172) является наруж
ный |
диаметр трубок |
т. в. д. (18 мм для |
т. в. д. конструкции |
МакНИИ) в формуле |
(173), внутренний диаметр трубок 12 мм. |
||
По значению необходимой поверхности |
теплообмена и пло |
||
щади |
поверхности одной стандартной секции т. в. д. (для выпу |
||
скаемых в настоящее |
время элементов 29,2 м2) определяется |
||
необходимое количество секций |
|
||
где Fr и Fc — площади поверхности т. в. д. и одной секции, м2. Расчетное число секций округляется до ближайшего боль шего числа, после чего, учитывая число параллельных рядов
(169), составляется схема теплообменника.
П р и м ер |
14. |
Спроектировать теплообменник |
высокого |
давления уста |
||||
новки для кондиционирования |
водуха и определить расход |
и температуры |
||||||
вторичного холодоносителя (рассола СаСб) в нем, |
если |
тепловая |
мощность |
|||||
аппарата 1860 |
квт, расход |
вторичного холодоносителя |
(воды) |
264 м3/ч |
||||
(73,3 кг/сек), температура воды перед т. в. д. 11° С, после т. в. д. 5° С. |
||||||||
Определяем количество параллельно соединяемых рядов |
секции аппара |
|||||||
та по (169): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
__________ 7373__________ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
= 3,85 -ь 2,00. |
|
|
||
|
|
1000-0,0245(0,80 -ь 1,50) |
|
|
|
|
||
Принимаем три |
ряда. Скорость воды в |
аппарате тогда составит |
||||||
|
|
|
73,3 |
1,0 м/сек. |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
||
|
|
1000-0,0245-3 |
|
|
|
|
|
|
143
Принимаем начальную температуру рассола в |
т. в. д. па 6° С ниже ко |
||||||
нечной температуры |
воды, т. е. — 1°С. Считая, |
что |
минимальная температура |
||||
рассола в контуре |
на 2° С ниже, |
принимаем |
концентрацию рассола 15,8% |
||||
(температура замерзания — 11,4° С, |
т. е. на |
8,4° |
ниже |
минимальной темпера |
|||
туры рассола, см. приложение V). |
|
|
|
|
|
|
|
Определяем расход рассола по (170): |
|
|
|
|
|
||
Мр = 1140.0,0157-3 (1,5 |
- 2,5) = |
(80,5 |
134,0) |
кг/сек. |
|||
Плотность рассола определена по приложению V. |
м3/ч, |
соответствующий |
|||||
Принимаем расход рассола 95,0 кг/сек, |
или 300 |
||||||
оптимальному режиму работы насосов, имеющих рабочий диапазон произво дительности 200—400 м3/ч.
Скорость рассола в аппарате
|
шр |
300 |
1,77 м/сек. |
|
|
= |
|
||
|
|
3600-0,0157.3 |
|
|
Конечная температура |
рассола в аппарате, согласно |
(171), |
||
|
|
1860 |
|
|
|
|
3,27-95 |
|
|
Теплоемкость рассола определена по приложению V. |
этого из критериаль |
|||
Определяем |
коэффициент теплопередачи |
т. в.д. Для |
||
ных уравнений |
(172) и |
(173) определяем |
коэффициенты теплопередачи в |
|
этом аппарате. |
(см. приложение IV) для средней температуры воды + 8° С |
|||
По таблице |
||||
находим значения плотности 999,3 кг/м3, динамического коэффициента вязко
сти |
140,2- 10~5 н-сек/м2, коэффициента теплопроводности 0,570 вт/м • град. |
|
Кинематический коэффициент вязкости будет равен 140,2-10~8 м2/сек. |
||
|
Число Рейнольдса для вторичного холодоносителя |
|
|
1,0 0 −0,018 |
|
|
|
12,9-Юз. |
|
140,2- ІО- 8 |
|
|
Критерий Прандтля |
|
|
140,2-10—5- 4 ,19ІО3 |
|
|
Рг* |
10,3. |
|
|
0,570 |
но |
Коэффициент теплоотдачи |
воды наружной поверхности трубок, соглас |
(173), |
|
|
|
а х = ‘ 0 , 1 9 6 ( 1 2 , 9 • |
103)0 ■6 (10,3)0 •3 = 3630 вт/м2 - град. |
По приложению V определяем свойства рассола соответствующей кон центрации: теплоемкость 3,27 кдж/кг-град, динамический коэффициент вяз кости 26,6-ІО-4 н-сек/м2, коэффициент теплопроводности 0,540 вт/м-град. Кинематический коэффициент вязкости (отношение динамического коэффи циента к плотности) 23,3-ІО-7 м2/сек.
Тогда критерий Рейнольдса для рассола
R e p |
1,77-0,012 |
ІО3. |
|
23,3- ІО- 7 |
|
Критерий Прандтля |
|
РгР |
26,6-10—4-3,27- Юз |
16,2. |
|
|
0,540 |
144
Так как число Реіінольдса для |
рассола близко к ІО5, то коэффициент А |
||||||||||
в уравнении (172) равен единице, |
т. е. коэффициент |
теплоотдачи внутренней |
|||||||||
поверхности трубок рассолу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а р = |
0,021 ^ ^ ( 9 , 1 -ЮЗ) 0 -8 (16,2)°-43 = 4630 вт/м3-град. |
|
|||||||||
Коэффициент |
теплоотдачи |
т. в. д., |
отнесенный к |
внутреннему |
диаметру |
||||||
трубок, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ат —~ |
|
А |
|
|
|
|
1 |
D в |
|
|
|
|
|
|
1п |
|
|
"г |
|
|||
|
|
|
|
2Х |
А |
|
Ctx |
А |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1 |
0,012 |
|
18 |
|
1 |
|
|
= 2200 |
|
|
|
In |
|
|
|
12 |
|
|
||||
4630 |
2-45 |
12 |
1 |
3630 |
|
18 |
|
|
|||
|
|
|
|
||||||||
Разность температур |
сред |
в |
аппарате |
6° С. |
Тогда |
необходимая |
площадь |
||||
теплообмена |
|
|
|
|
1860 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Fт = |
: |
|
= |
141 м3. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2200-10-3-6 |
|
|
|
|
|||
Число секций в одном параллельном ряду
а29,2-3
принимаем по две секции в ряду.
Таким образом, теплообменник будет состоять из трех параллельных рядов секций по две секции в каждом, всего из шести секций.
Для выбора циркуляционных насосов контура вторичного хо лодоносителя необходимо знать их производительность и напор. Производительность насосов определяется суммарным расходом воды через воздухоохладители, обслуживаемые насосной стан цией:
Vs = b y ± V t. |
(174) |
Необходимый напор насосов зависит от сопротивления теплооб менников и трубопроводной сети:
H* = RcVl, |
(175) |
где Д0 — коэффициент характеристики системы |
коммуникаций |
и теплообменных аппаратов контура циркуляции вто ричного холодоносителя, сек2/м5.
Последняя величина определяется, как при обычном расчете уравнения характеристики сложной трубопроводной системы [22], причем воздухоохладители и т. в. д. играют роль местных сопротивлений.
Коэффициент сопротивления одной секции т. в. д. для вторич ного холодоносителя составляет 100. Коэффициент сопротивле ния всего аппарата определяется по выражению
145
а |
(176) |
^ Э Т . П . Д — |
|
где кроме ранее примятых обозначений |
— коэффициент со |
противления секции т. в. д. |
теплообменник компо |
Формула' (176) справедлива, если |
нуется из одинаковых параллельных рядов секций, если же ряды отличаются друг от друга, коэффициент сопротивления должен быть рассчитан по известным из гидравлики соотношениям [22].
Коэффициент сопротивления прямолинейных участков трубо провода вторичного холодоносителя с учетом выражения (І66)
0,021 L(, |
(177) |
D I ,з |
|
Коэффициент характеристики отдельного участка или эле
мента контура определяется по формуле |
|
|
|
|
= |
|
(178) |
|
л2 gD) |
|
|
где £,-■— коэффициент сопротивления элемента; |
сопротив |
||
Di — диаметр, к |
которому отнесен |
коэффициент |
|
ления. |
соединении двух |
элементов их |
коэффи |
При параллельном |
|||
циент характеристики рассчитывается следующим образом:
Rпар |
RiRo |
(179) |
|
(/я Г + / ж ? |
|||
|
|
||
При последовательном соединении п элементов |
|
||
|
ЯПос = І Я ;. |
(180) |
|
При гидравлическом расчете системы циркуляции вторичного холодоносителя следует учитывать наличие в некоторых ветвях сети дополнительных сопротивлений или регуляторов, обеспечи вающих заданное распределение холодоносителя по аппаратам.
Так, например, если в |
системе холодоснабжения (см. рис. 61) |
||
к воздухоохладителю |
и |
В 0 3 должно |
быть подано Ѵх3 м3/сек |
охлаждающей воды |
коэффициент |
характеристики участка |
|
и—к—л —р равен R3 |
а |
к воздухоохладителю 5 0 4 должно быть |
|
подано Ѵх4 м3/сек воды и коэффициент характеристики участка и—м—п—р равен і?4, то необходимое распределение воды меж ду этими аппаратами будет достигнуто лишь в том случае, если будет соблюдаться следующее равенство:
З і |
2 |
( 181) |
Ri
146