Вакуумная сублимационная установка для фермерского хозяйства (стр. 10 из 15)

Общая нагрузка на испарительные батареи конденсатор

2.5.1 Расчёт необходимой поверхности

Пропускная способность соединительного патрубка определяется в первом приближении по уравнению

Где

= 0.3 - радиус соединительной трубы, м;

= 0.2 - длина участка, м;

d= 0.6 - диаметр затвора, м;

= 1.238 - давление у поверхности сублимации, мм. рт. ст;

= 0.167 - давление у поверхности конденсации, мм. рт. ст;

Объём водяного пара при среднем давлении в системе

= 8 - количество намороженного льда за 1 час, кг/ч;

= 0.525 - среднее давление в системе, мм. рт. ст. с учётом коэффициента

неравномерности испарения 1.2

Скорость откачки пара конденсатором

Так как пропускная способность соединительного трубопровода, полученная в расчете.

- примерно в 10000 раз больше объёма пара, подлежащего, откачке , то членом - пренебрегаем.

поверхность конденсатора, обеспечивающая требуемую скорость откачки,

,

где

= 0.167 - давление у поверхности конденсации, мм. рт. ст.;

= 0.72 - определяется по графику, по среднему давлению в системе;

= 0.525рт. ст. и принятом расстоянии между испарительными

батареями

=0.05м.

Принимаем допускаемую толщину слоя льда

= 0.007м, тогда площадь поверхности для обеспечения льда такой толщины

Сравнивая площади поверхностей

= 0,0467 и = 4.665 , делаем вывод, что поверхность с площадью = 4.665 обеспечивает необходимую толщину слоя льда и в то же время гарантирует полную откачку пара конденсационной поверхностью, так как для откачки требуемого количества пара достаточно иметь поверхность, равную

= 0.0467 (эта поверхность была бы достаточна для непрерывной конденсации, если бы она полностью и непрерывно очищалась от конденсата).

Таким образом, принимаем

= 4.665 .

Удельный тепловой поток через поверхность конденсации

Коэффициент теплоотдачи от стенки к хладагенту - хладон-22

Как видно из расчёта, удельный тепловой поток получается значительно меньше величин, предлагаемых в работах основанных на опытных данных, Т.е. выбранная поверхность с площадью

= 4.665 , справится с необходимой нагрузкой.

Термическое сопротивление.

Для простоты расчёта принимается то, что температура стенки трубы и связанного с ней ребра будут одинаковы. Ввиду малой толщины стенки трубы определение термического сопротивления проводим по формуле для плоской стенки.

Где

=0,001 - толщина стенки трубы наготовленной из коррозионностойкой стали;

- коэффициент теплопроводности коррозионностойкой стали.

Температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания при толщине намороженного льда

,

где

,°С - температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания; = 35°С - температура поверхности конденсации в начале цикла намораживания;

q= 5378,

- удельный тепловой поток;

- толщина слоя намороженного льда;

- коэффициент теплопроводности льда.

Следовательно, в конце цикла намораживания температура поверхности конденсации будет равна

= - 29,°С, т.е. ниже максимально допустимой.

Определение габаритов сублимационного конденсатора.

Предельно допустимую рабочую длину охлаждающих элементов конденсатора находим из графиков. Для температуры конденсации t= - 30,°С и давлении системы

=0.525, мм. рт. ст., и принятом расстоянии между испарительными батареями =0.05, м имеется

Эта величина является предельной для принятого расстояния между испарительными батареями.

В качестве вымораживающих элементов конденсатора принимаем вертикальные короткошланговые батареи с одним сплошным касательным ребром вдоль всех вертикальных труб батареи.

Диаметр вертикальных труб

= 0.02, м, диаметр верхнего и нижнего коллекторов = 0.032, м, шаг труб в батарее принимаем =0.045, м.

Теплообменная поверхность 1 м вертикальной трубы с учётом касательного ребра

Высота вертикальных труб определится из выражения

Общее количество вертикальных испарительных труб

Общая длина коллекторных труб

Площадь поверхности коллекторных труб

Полная поверхность теплообмена в конденсатор

Расход тепла на расплавлении намороженного в конденсаторе льда.

Предварительное оттаивание намороженного льда от испарительных труб осуществляется парами горячего хладагента. Конструкция испарительных батарей выполнена таким образом, что намороженные плиты льда после подачи в испарительные батареи горячих паров Хладола-22 подтаивают и сползают на дно, где лед окончательно расплавляется за счёт тепла, выделяемого электронагревательным элементом конденсатора. Для расплавления намороженного в конденсаторе льда необходимо подвести тепло

где

= 32кг - количества льда сконденсированного за цикл;

= - 30°С - температура конденсации;