| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
Произведём проверочный расчёт пластинчатого конденсатора марки ТПА59-180-1-3-2,1. [3, с. 36].
2.1.1Исходные данные к расчёту:
· поверхность теплообмена одной пластины 
;
· толщина пластины 
;
· эквивалентный диаметр канала со стороны теплоносителя 
,
где 
- площадь поперечного сечения потока в одном канале, [3, с. 48]:
- площадь поперечного сечения одной ромбовидной ячейки,
и 
- размеры по оси сечения канала в форме нескольких ячеек ромбовидной формы,
- число ромбовидных ячеек в сечении при ширине межпластинного канала между внутренними кромками резиновых прокладок при данной пластине 
,
- смоченный периметр сечения межпластинного канала,
- смоченный периметр ромбовидной ячейки;
· приведённая высота пластины 
;
· ширина зазора канала со стороны конденсирующегося хладагента 
;
· площадь поперечного сечения одного канала со стороны теплоносителя 
и со стороны хладагента 
;
· тепловой поток в конденсаторе 
;
· температура перегрева поступающего в конденсатор пара 
;
· температура насыщения 
;
· средняя по поверхности температур
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
;
· максимально допустимая величина полного гидравлического сопротивления на стороне теплоносителя 
.
2.1.2Порядок расчёта.
Площадь теплопередающей поверхности аппарата находится из условия равенства удельных тепловых потоков, передаваемых холодильным агентом воде и водой воздуху при определённой температуре воды и стационарном режиме работы аппарата [1, с. 138].
1. Определяем ориентировочное значение средней температуры стенки:
.
2. Для условия 
из теплового баланса рассчитывается рациональная средняя скорость теплоносителя в каналах конденсатора:
.
3. Вычисляем критерий Рейнольдса потока теплоносителя:
.
4. Рассчитываем величину коэффициента гидравлического сопротивления:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
.
5. Определим коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя:
,
где 
- критерий Нуссельта,
и коэффициент теплоотдачи с учётом термического сопротивления стенки и загрязнений:
.
6. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующего хладагента:
7. Находим среднюю плотность теплового потока в аппарате:
,
и рассчитываем поверхность теплообмена:
.
8. Определяем количество пластин в аппарате (целое число)
,
число каналов по хладагенту и теплоносителю (целые числа)
и площади поперечного сечения каналов по хладагенту и теплоносителю
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
.
9. Из уравнения теплового баланса рассчитываем действительную величину подогрева теплоносителя в аппарате:
.
10. Определяем скорость конденсирующего пара на входе в каналы конденсатора:
.
11. Находим критерий Рейнольдса по пару, где в качестве определяющего размера принята приведённая высота канала 
, а скорости – скорость пара на входе в каналы конденсатора 
:
.
В зависимости от величины критерия Рейнольдса определяется поправка П на увеличение теплоотдачи за счёт скорости парового потока: [1, с. 152]:
12. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи при конденсации движущегося пара при температурном напоре 
в 1 °С:
,
где 
- коэффициент теплоотдачи, рассчитанный при 
.
13. Используя уравнение теплового баланса 
, методом Ньютона определяем действительную среднюю температуру стенки со стороны конденсирующегося хладагента.
Окончательное выражение имеет следующий вид:
Полученная величина 
, следова
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
14. Рассчитываем действительную величину коэффициента теплоотдачи со стороны конденсирующегося хладагента (с учётом фактической температуры стенки)
15. Определяем коэффициент теплопередачи:
,
плотность теплового потока:
,
при этом уточняется величина поверхности аппарата
и рассчитывается массовый расход теплоносителя
16. Рассчитываем действительный перепад давлений на стороне теп
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
т.е. условие 
.
Поверочный расчёт показал правильность подбора конденсатора.
4.1.3Описание пластинчатого конденсатора марки
ТПА59-180-1-3-2,1.
Пластинчатые теплообменники в силу своих конструктивных особенностей не относятся к категории сосудов, работающих под давлением, а следовательно не требуется их регистрация в органах Госгортехнадзора. В зависимости от назначения аппарата предусматривается установка защитной и регулирующей аппаратуры согласно общей схемы холодильной машины. [4, с. 131]
Теплообменники пластинчатые аммиачные типа ТПА универсальны и могут использоваться в составе аммиачных холодильных установок в качестве конденсаторов, форконденсаторов, испарителей, переохладителей жидкого аммиака, охладителей масла и т.д.
Конденсатор ТПА59-180-1-3-2,1 конструктивно представляет собой пакет штампованных пластин, расположенных между неподвижной и подвижной плитами. [3, с. 169].
Профильные пластины с передаточными отверстиями (портами) образуют каналы для прохода сред. В пластинчатых конденсаторах типа ТПА каналы, в которых находится аммиак, чередуются с каналами, по которым проходит теплоноситель. Профиль пластин позволяет при сборке их в пакет образовать жёсткую пространственную конструкцию, способную выдерживать высокие давления даже при малой толщине пластин. При этом создаётся «сотовая» конструкция, имеющая:
· развитую поверхность при малых объёмах
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
· профиль, обладающий высокой турбулизирующей способностью;
· высокие коэффициенты теплопередачи;
· малую аммиакоёмкость;
· малые массу, габариты и материалоёмкость.
ТПА обладают высокой гибкостью, т.е. способностью набора требуемого числа пластин для создания оптимального размера поверхности теплообмена. Поэтому не создаётся типоразмерный ряд аппаратов с фиксированными значениями поверхности, а для каждого конкретного случая рассчитывается и подбирается оптимальная поверхность, обоснованная технико-экономическим расчётом.
Конденсаторы ТПА легко разбираются для внутренней проверки, механической очистки поверхностей или замены уплотнений. Таким же образом легко собирается в единый блок. Такую процедуру можно повторять многократно и без специального оборудования.
Техническая характеристика:
Теплообменник представляет собой пакет штампованных пластин, расположенных между неподвижной и подвижной плитами [4, с. 145]..
Профильные пластины с передаточными отверстиями (портами) образуют каналы для прохода сред (аммиак, оборотная вода).
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
Площадь поверхности теплообмена, м2 105,05
Количество пластин, шт. 180
Вместимость по аммиаку, м3 0,1202
Вместимость по теплоносителю,м3 0,1215
Габаритные размеры,мм 1550х870х1575
Масса, кг 2032
Давление рабочее аммиачной полости,кгс/см2 не более 16
Давление рабочее полости теплоносителя,кгс/ см2 не более 8.
Рисунок 4.1 Пластинчатый теплообменник
2.2. Подбор испарителя
Площадь нужной теплопередающей поверхности определяется по формуле:
F=Q/k·θт
Для панельных испарителей θт принимается равным 4-5 °С [1 с.89].
Коэффициент теплопередачи для панельных испарителей k= 500-540 Вт/м2·К [1с.89].
F=400000/540·5=148,2 м2
Испаритель ИП-180 подходит нам по характеристикам.
2.2.1. Характеристики испарителя ИП-180
Площадь поверхности теплообмена 180 м2
Количество секций 18 шмт.
Вместимость испарительных секций по аммиаку 0,615 м
Габаритные размеры 3300х2710х2520 мм
Масса 4465 кг
Давление рабочее не более 16 кгс/см2
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |
Рисунок 2.2 – Панельный испаритель
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 144 ВКР 00.00.00.00 ПЗ |