ch-ơng 5: tính chọn bình ng-ng A.tính chọn đơn giản 1. Chọn thiết bị ng-ng tụ làm mát bằng n-ớc (giải nhiệt n-ớc) bình ng-ng ống vỏ nằm ngang NH 3 2.Xác định diện tích trao đổi nhiệt Ta có: Q k = k.F.t tb Trong đó: - Q k : phụ tải nhiệt của thiết bị ng-ng tụ = 136,6 (kw) - F : diện tích bề mặt trao đổi nhiệt - t tb : hiệu nhiệt độ trung bình - t w1 : nhiệt độ n-ớc vào bình ng-ng - t w2 : nhiệt độ n-ớc ra khỏi bình ng-ng Tính hiệu nhiệt độ trung bình logarit t tb = min max minmax t t ln tt 5 0 C Dòng nhiệt riêng đ-ợc xác định theo công thức q F = k. t tb Trong đó: (Theo bảng 22 SKG trang 62 ). Đối với bình ng-ng ống vỏ NH 3 nằm ngang ta chọn: + Hệ số truyền nhiệt k = 800 (w/m 2 k) Vậy: q F = 1050.5 = 5250 (w/m 2 ) Khi đó ta có: F = 26 5.1050 10.6,136 tk Q 3 tb k (m 2 ) Dựa vào bảng 23 ta chọn 2 bình ng-ng {Model 20KRT có bề mặt trao đổi nhiệt là 20 m 2 }. kích th-ớc phủ bì (mm) kích th-ớc nối ống (mm) Ký hiệu diện tích bề mặt (m 2 ) đ-ờng kính (D) dài ( L) rộng (B) cao (H) số ống hơi (d) lỏng (d 1 ) n-ớc (d 2 ) thể tích giữa các ống (m 3 ) khối l-ợng (kg) KRT-20 20 500 2930 810 910 144 50 20 70 0,32 995 3.L-ợng n-ớc làm mát cung cấp cho thiết bị ng-ng tụ Ta có: V n = wnn k t C Q Trong đó: - Q k : phụ tải nhiệt của thiết bị ng-ng tụ = 136,6 (kw) - C n : nhiệt dung riêng của n-ớc = 4,19 kj/kg.k - n : khối l-ợng riêng của n-ớc = 1000 kg/m 3 - t w : độ tăng nhiệt độ trong TBNT = 5 K Vậy V n = 0065,0 5.1000.19,4 6,136 (m 3 /s) B.tính chính xác điều kiện khí hậu tại Hà Tây %84 C6,37tt 1N 0 1N ; Q k = 136,6 (kw). Tra đồ thị i d của không khí ẩm ta đ-ợc t - = 34,6 0 C - Nhiệt độ n-ớc vào bình ng-ng chọn : t w1 = 36,5 0 C - Nhiệt độ n-ớc ra khỏi bình ng-ng chọn : t w2 = 40 0 C - Nhiệt độ ng-ng tụ : t k = 45 0 C - Hiệu nhiệt độ n-ớc làm mát : t w = t w2 t w1 = 40 36,5 = 3,5 0 C - Hiệu nhiệt độ trung bình max : t max = t k t w1 = 45 36,5 = 8,5 0 C - Hiệu nhiệt độ trung bình min : t min = t k t w2 = 45 - 40 = 5 0 C Vậy t tb = 5,6 5 5,8 lg.3,2 55,8 t t lg.3,2 tt min max minmax ( 0 C) 1.L-u l-ợng n-ớc qua bình ng-ng m n = 02,5 5,6.19,4 6,136 t.C Q wn k (kg/s) 2.Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ng-ng - Đ-ờng kính bên trong của ống : d i = 20 (mm) = 0,02 (m) - Đ-ờng kính bên ngoài của ống : d a = 25 (mm) = 0,025 (m) - Số ống trong một phân tố : n = 14 - Chiều dài của mỗi ống : L = 3 (m) - s = 2,5 mm - Diện tích cho một mét chiều dài ống f a = 0,0785 m 2 /m; f i = 0,0628 m 2 /m - Chọn tốc độ n-ớc trong bình ng-ng n = 1,5 m/s 3.Xác định hệ số toả nhiệt i từ vách trong của ống tới n-ớc làm mát Các thông số làm mát bình ng-ng (tra ở bảng 6.1 tài liệu môi chất lạnh) với nhiệt độ trung bình t w = 25,38405,36 2 1 tt 2 1 2w1w 0 C ta có: n = 992,2 kg/m 3 ; = 0,615 W/m.K; = 0,72.10 -6 m 2 /s; Pr = 4,28 - Trị số Reynol: Re = 7,41666 10.72,0 02,0.5,1 d. 6 in - Đây là chế độ chuyển động rối nên Nu có dạng: Nu = 0,021.Re 0,8 .Pr 0,43 = 0,021.41666,7 0,8 .4,36 0,43 = 196,4 Vậy hệ số toả nhiệt của n-ớc là: i = 8,6037 02,0 615,0.4,196 d .Nu i (W/m 2 k) 4.Xác định hệ số toả nhiệt a từ môi chất lạnh ng-ng tới thành ống tính theo bề mặt trong của ống. Có thể gọi nhiệt độ trung bình logarit t tb = t k t wtb và t v = t k t v khi đó ta có: t v t wtb = t tb t v Vậy q i = vtb i i i vtb i i i wtbv tt.K 1 tt 1 tt Trong đó + i i = 0,00086 m 2 .K/W: là tổng nhiệt trở của vách ống và cặn bẩn Vậy d i d a N Ư ớc làm mát Lớp cặn bẩn Lớp vách ống Môi chất lạnh trong ống t wtb t k t v t tb t v q a q i K = 975 00086,0 8,6037 1 1 (W/m 2 K) Suy ra q i = 975.(t tb - t v ) Chọn t v = 0,3.t tb (1) Khi đó q i = 975.0,7. t tb = 682,5.t tb = 682,5.6,5 = 4436,3 (W/m 2 ) - Các ống đ-ợc bố trí trên mặt sàng theo đỉnh của tam giác đều, chùm ống có dạng hình lục giác với số ống đặt theo đ-ờng chéo lục giác lớn m xác định theo công thức: m = 0,75. 3 iii k D/l.d.s.q Q Trong đó + s : b-ớc ống ngang, s = 1,3.d a = 1,3.0,025 = 0,0325 + l/D i : tỉ số giữa chiều dài ống và đ-ờng kính trong của thân, lấy l/D i = 8 Vậy m = 0,75. 6,13 8.02,0.0325,0.3,4436 10.6,136 3 3 chọn m = 14 ống Đây chính là số ống theo chiều ngang n z = m = 14 ống - Hệ số toả nhiệt từ phía môi chất ng-ng tụ tính theo bề mặt trong của ống a đối với hơi NH 3 ta có: a = 0,72. h 4 va 32 . t.d. g .h Trong đó + h : Là hiệu entanpi vào và ra của NH 3 ở bình ng-ng h = r + Các thông số vật lý của môi chất lạnh NH 3 khi ng-ng tụ ở nhiệt độ 45 0 C (tra theo bảng 7.21 tài liệu môi chất lạnh) ta có: C p = 4,95 kj/kg.K; = 0,4273 W/m.K; =115.10 -6 N.s/m 2 ; r = 1070 kj/kg; = 569,6 kg/m 3 . + h : hệ số hiệu chỉnh do sự thay đổi vận tốc dòng hơi và màng lỏng từ trên xuống d-ới h = (n z /Z) - 0,167 = 0,5 Thay số ta đ-ợc a = 0,72. 5,0. t.025,0.10.115 81,9.4273,0.6,569.10.1070 4 v 6 323 = 6276,8.t v - 0,25 + Mật độ dòng nhiệt về phía môi chất q a = a .t v = 6276,8. t v 0,75 (2) Từ (1) và (2) ta có bảng sau: t v 0,6 0,8 1 1,2 q i = 975.(6,5 - t v ) 5752,5 5557,5 5362,5 5167,5 q a = 6276,8.t v 0,75 4279,1 5309,5 6276,8 7196,5 Theo các giá trị tính đ-ợc nhìn vào đồ thị ta có q = 5400 W/m 2 ; t v = 0,84 K + Ta chọn số ống theo hàng ngang của đ-ờng chéo lớn là 16 trong lục giác đều, vậy tổng số ống sẽ là: n = 0,75.14 2 + 0,25 = 0,75.14 2 + 0,25 150 (ống) 5.Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết 0,6 0,8 1,0 1,2 2000 4000 6000 8000 q (W/m2) t v q a q i F i = 3,25 5400 1000.6,136 q Q k  (m 2 ) 6.Tæng chiÒu dµi èng trao ®æi nhiªt L = 8,402 0628,0 3,25 f F i i  (m) 7.ChiÒu dµi èng trong b×nh ng-ng l = 69,2 150 8,402 n L  (m) . 9 75. (6 ,5 - t v ) 57 52 ,5 555 7 ,5 5362 ,5 5167 ,5 q a = 6276,8.t v 0, 75 4279,1 53 09 ,5 6276,8 7196 ,5 Theo các giá trị tính đ-ợc nhìn vào đồ thị ta có q = 54 00. 40 = 5 0 C Vậy t tb = 5, 6 5 5,8 lg.3,2 55 ,8 t t lg.3,2 tt min max minmax ( 0 C) 1.L-u l-ợng n-ớc qua bình ng-ng m n = 02 ,5 5,6.19,4 6,136 t.C Q wn