Классификация абсорбционных холодильных машин

Удельный  расход тепла:

 

 

.

 

Холодильный коэффициент:

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2. Тепловой расчет генератора

 

В качестве исходных данных имеем:

количество  дистиллята ,

массовое  содержание аммиака в исходной смеси  ,

массовое  содержание аммиака в дистилляте ,

массовое  содержание аммиака в кубовом  остатке  ,

флегмовое отношение  ,

кратность циркуляции .

Определяем  количество исходной смеси и кубового остатка по следующим формулам:

 

,

.

 

Определяем  молярные доли аммиака в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке. Молекулярная масса аммиака  , воды .

 

          ,

,

.

 

Для определения  числа тарелок графическим методом  строим диаграмму равновесия для  бинарной смеси аммиак – вода.

 

 

 

 

 

 

"Таблица  равновесия для бинарной смеси  аммиак-вода."

Таблица 1.

Температура
190	0	0	0	0
160	0,11	0,52	0,116	0,534
140	0,184	0,744	0,199	0,755
125	0,24	0,85	0,25	0,857
111	0,3	0,9	0,31	0,905
80	0,46	0,976	0,474	0,977
60	0,584	0,999	0,6	0,999
40	0,81	0,9999	0,82	0,9999
33	1	1	1	1

 

 

Определяем  минимальное флегмовое число:

 

 

По графику  равновесия определяем действительное число тарелок  . Одну тарелку используем на насадку.

Принимая  КПД тарелки з_т=0,5, определяем действительное число тарелок:

 

 

Уравнения рабочих линий:

а) верхней  части колонны

 

 

б) нижней части колонны

 

 

Средние концентрации жидкости:

 

а) верхней  части колонны

 

 

б) нижней части колонны

 

 

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий:

а) верхней  части колонны

 

 

б) нижней части колонны

 

 

Средние температуры пара определяем по диаграмме (рис.2):

а) верхней  части колонны

 

 при

 

б) нижней части колонны

 при

 

Средние мольные массы и плотности  пара:

 

а) ,

.

б) ,

.

 

Средняя плотность пара в колонне:

 

.

 

Температура вверху колонны при  равняется , а в кубе-испарителе при она равняется . Плотность жидкого аммиака при , а воды при . Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:

 

.

 

Объемный  расход проходящего через колонну  пара при средней температуре  в колонне

 

 

         ,

 

,

 

Где

 

.

 

Диаметр колонны:

 

 

Принимаем диаметр колонны  , тогда скорость пара в колонне будет равна:

 

 

Высота  тарелочной части колонны:

 

,

 

где - расстояние между тарелками.

Для диаметра колонны  принимаем расстояние между тарелками равным . Тогда:

 

.

        Произведем расчет насадочной части колонны. Выбираем насадку из керамических колец Рашига.

Для беспорядочно засыпанных керамических колец Рашига размером 25×25×3 мм: удельная поверхность  и свободный объем .

Диаметр насадочной части колонны:

 

 

Скорость  пара определяется следующим путем. Сначала рассчитываем фиктивную  скорость пара в точке захлебывания (инверсии) по уравнению (при >> ):

 

,

 

где: - удельная поверхность насадки, ;

- ускорение свободного падения,  ;

- свободный объем насадки,  ;

 и  - плотности пара и жидкости, ;

- динамический коэффициент вязкости  жидкости;

G и D – массовые расходы жидкости и пара, ;

А=0,125 –  для ректификационных колонн в режиме эмульгирования;

 

          , где .

 

 

 

,

,

.

 

Определяем  рабочую скорость пара для колонн, работающих в пленочном режиме:

 

 

Принимаем диаметр насадочной части колонны  .

Определяем  высоту насадочной части колонны:

 

, где

 

- эмпирический коэффициент для  большинства органических жидкостей;  для керамических колец принимается  равным- 88;

- диаметр выбранных колец  насадки, мм;

=35 – молекулярная масса разгоряченной  смеси;

- плотность флегмы, ;

- коэффициент, учитывающий смачивание  насадки,  ;

- средняя температура в колонне,  К;

 

,

 

Высота  насадочной части:

 

.

 

Определяем  высоту колонны:

 

, , .

;

;

 

Расстояние  между тарельчатой частью и насадкой примем равной 450 мм. Тогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3. Расчет испарителя

 

Тепловой  расчет испарителя для охлаждения жидкого  хладоносителя, рассола – раствора NH₃ в воде, ведут по формуле:

 

.

 

Если заданная холодопроизводительность установки равна Q_о , то с учетом тепловых потерь в окружающую среду тепловая нагрузка испарителя определится формулой:

 

.

, ,

 

тогда

 

.

 

Выбираем  аммиачный кожухотрубчатый испаритель завода "Компрессор" марки 180-ИКТ.

Количество  рассола, циркулирующего в системе  испарителя,

 

,

 

где – изобарная теплоемкость рассола,

- температура рассола на входе  в испаритель,

- температура рассола на выходе  из испарителя.

Скорость  движения рассола в трубах испарителя определяется по формуле:

 

 

где – плотность рассола,

– площадь сечения одного хода по трубам, определяется по формуле:

 

 

здесь – внутренний диаметр труб испарителя,

- общее число труб,

- число ходов труб испарителя.

Коэффициент теплопередачи испарителя определяется двумя методами, результаты которых  сравнивают.

I метод

Коэффициент теплопередачи:

 

 

где – поверхность теплообмена испарителя; определяется по типоразмеру испарителя,

- средняя разность температур  между аммиаком и рассолом, определяется  по выражению:

 

 

где – температура испарения аммиака.

II метод

Тепловой  поток через трубы испарителя находят по формуле:

 

 

Коэффициент теплопередачи определяется по выражению:

 

 

где – коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к аммиаку;

- коэффициент теплоотдачи от  рассола к стенке трубы;

 и  – диаметр труб, соответственно внутренний и наружный;

 – толщина стенки труб, слоя загрязнения маслом и  отложением соли, соответственно;

 – коэффициент теплопроводности  металла трубы, масла и соли.

Для аммиачных испарителей принимают:

 

,

,

,

.

 

Термическим сопротивлением стенки трубы d_ст/l_ст в расчете можно пренебречь. Величина коэффициента определяется из выражения:

 

 

Величина  коэффициента находится по формуле:

 

 

где – критерий Нуссельта;

– коэффициент теплопроводности рассола.

Значение  критерия Нуссельта определяют из критериального уравнения:

в котором:

 

,

,

.

 

здесь: - динамический коэффициент вязкости рассола.

Тогда

 

         .

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4. Гидравлический расчет тракта подачи исходной смеси в генератор

 

 

Так как в тракт подачи исходной смеси  в генератор входит теплообменник  раствора, то нам необходимо выполнить  конструктивный расчёт данного теплообменника.

Расчёт  теплообменника.

Тепловая  нагрузка аппарата .

Средняя разность температур между греющим  паром и раствором:

 

;

          Принимаем коэффициент теплопередачи ;

Поверхность нагрева аппарата:

 

.

 

Выбираем  двухтрубный теплообменник.

Диаметр внутренней трубы  ; диаметр наружной трубы ; слабый раствор направляется в трубу меньшего диаметра.

Общая длина  труб:

 

;

 

Число труб при длине одной трубы 

 

;

 

Скорости  движения слабого и крепкого раствора:

 

;

;

 

Гидродинамический расчёт теплообменника раствора.

Полный  напор:

 

           ;

 

где - сумма гидравлических сопротивлений поверхностей теплообменника;

- сумма потерь напора за  счёт местных сопротивлений;

- сумма потерь, обусловленных  ускорением потока (у нас  =0);

- затраты напора для преодоления  гидростатического столба жидкости (у нас теплообменник включён  в замкнутую сеть, а значит  =0); значит:

 

,

, , здесь:

 

- коэффициент сопротивления  трения;

- коэффициент местного сопротивления;

- длина труб;

- эквивалентный диаметр трубы;

- плотность крепкого раствора;

- скорость движения крепкого  раствора в трубах теплообменника.

 

;

;

 

          Определим :

 

;

 

где - кинематический коэффициент вязкости при , .

Т. к. , то коэффициент сопротивления трения определяем по формуле Никурадзе:

 

; тогда:

;

 

Полная  потеря напора в теплообменнике:

 

;

 

Гидродинамический расчёт трубопровода.

а) В случае включения в тракт подачи смеси  теплообменника раствора.

 

;

 

где - сумма гидравлических сопротивлений поверхностей трубопровода;

- сумма потерь напора за  счёт местных сопротивлений;

           ;

 

где - скорость движения крепкого раствора в трубопроводе;

- коэффициент местного сопротивления;

- длина труб;