Расчет камеры для холодильной обработки мяса

курсовая работа

2.4 Определение площади теплопередающей поверхности охлаждающих батарей

Пристенные батареи установлены в камере охлаждения мясных туш, выполнены из гладкостенных труб диаметром DH=57Ч3,5 мм с продольным звездообразным оребрением (рисунок 2.3) и имеют по высоте 9 труб с шагом S = 310 мм. Способ подачи холодильного агента (аммиака) - насосный с нижней подачей. Параметры воздуха в камере: tB = -20°С; цв = 95%. Тепловая нагрузка Qоб = 26 кВт.

Рисунок 2.3 -Труба с продольным звездообразным оребрением

Площадь теплопередающей поверхности Fпр (в м2) пристенных батарей определяем по формуле

(2.5)

где F1 - площадь одной оребренной батарей, м2;

n1 - количество батарей (труб), n1=9;

n2 - количество пристенных батарей в камере, n2=4.

Для труб со звездообразным продольным оребрением площадь наружной поверхности

(2.6)

где Fреб - площадь поверхности ребер на одной батареи, м2;

Fтр - площадь поверхности трубы батареи, м2;

(2.7)

где (D-Dн) - меньший линейный размер ребра, м;

(l1+2•l2) - суммарная длина одного ребра, м.

(2.8)

где Lтр - длина трубы, м.

Тепловая нагрузка на пристенные батареи Qпр, кВт

Qпр = кпр·Fпр·Дt ; (2.9)

где кпр - коэффициент теплопередачи пристенных батарей, Вт/(м2 К);

Дt =8 °C - разность между температурами воздуха и хладагента, °С.

кпр = ( бр + бк·о ) · eт ·ч (2.10)

где бР - коэффициент теплоотдачи радиацией и конвекцией, Вт/(м2·К);

бк - коэффициенты теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2·К);

о = 1,125 - коэффициент влаговыпадения;

еТ = 0,8...0,9 - коэффициент, учитывающий термическое сопротивление теплопередаче загрязнений на внутренней поверхности труб (масло и др.) и на наружной (снеговая шуба);

ч - коэффициент, учитывающий количество и способ размещения охлаждающих труб по высоте.

Коэффициент теплоотдачи бр радиацией определяем по формуле

, (2.11)

где Со=5,76 Вт/(м2·К4) - коэффициент излучения абсолютно черного тела;

еп - приведенная степень черноты системы ;

ш -- коэффициент облученности.

Для приближенных расчетов еп можно использовать упрощенную зависимость

еп1·е2 , (2.12)

где е1 = 0,96 - степень черноты батареи , покрытой снегом;

е2=0,91 - степени черноты поверхности стены .

Тогда

еп =0,96·0,91=0,874

Коэффициент облученности ш принимаем по таблицам. При отношений S/DH= 310/57 = 3,15 коэффициент ш = 0,87 для однорядной пристенной батареи.

Подставляем известные данные и рассчитываем коэффициент теплоотдачи бр

Вт/(м·К)

Коэффициент теплоотдачи бк конвекцией при свободном движении находим с помощью обобщенной зависимости

Nu = 0,54·(Gr·Pr)0,25, (2.13)

откуда

; (2.14)

где Nu, Gr, Рr - соответственно число Нуссельта, Грасгофа и Прандтля;

лB =2,25·10-2 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности воздуха;

вв =0,004 1/°С - коэффициент объемного расширения воздуха;

g = 9,81 м/с2- ускорение свободного падения;

Dн = 0,057 м - диаметр трубы, м;

нB = 11,36·10-6 м2/с - коэффициент кинематической вязкости воздуха;

Дtст - разность между температурами воздуха и наружной поверхности батарей, °С.

Дtст = tв - tст (2.15)

При определении разности Дtст предварительно находим температуру кипения t0 холодильного агента и температуру наружной поверхности tCT охлаждающих труб. При учитываем следующие соотношения:

tB - t0 = 8 °С, (2.16)

tст = t0 + 2 (2.17)

где t0 - температура кипения хладагента в батареях;

tB - температура воздуха в камере;

tст - температура внешней поверхности охлаждающих труб;

t0 =-20-8 = -28 °С;

tст = -28+2 = -26 °С;

Тогда

Дtст = -20 - (-26) = 6 °С

Входящие в уравнение бк значения вВ , лВВ , Рr определяем с учетом средней температуры воздуха tm

(2.18)

При этом

(2.19)

1 / єC

Значения лв , нB и Рr принимаем равными соответствующим значениям для сухого воздуха при tm=-23 °С и находим по таблицам.

При известных данных

Вт/(м·К)

Коэффициент влаговыпадения о определяем по уравнению

; (2.20)

где dB = 0,6·10-3 кг/кг - влагосодержание воздуха при температуре tВ и относительной влажности цв;

= 0,34•10 -3 кг/кг - влагосодержание насыщенного воздуха при температуре поверхности tСТ охлаждающих труб;

Коэффициент ч находим из рисунка 2.4: чпр = 0,95.

Рисунок 2.4 - Коэффициент ч для учета влияния количества и способа расположения труб по высоте.

При известных данных коэффициент теплопередачи составляет:

кпр = (2,74+4,72·1,125)·0,9·0,95 =6,883 Вт/(м·К);

Получаем, что

Qnp = 6,883•80,4•8 = 27,17 кВт.

Расчетная тепловая нагрузка батарей превышает заданную на 4,5%.

Охлаждающие батареи размещаем вблизи поверхности перегородки, разделяющей камеру и коридор, что позволит локализовать наружные теплопритоки, проникающие в камеру.

Для определения вместимости батарей предварительно находим внутренний объем труб

V=L·хTP ; (2.21)

где V - внутренний объем труб охлаждающих батарей, м3;

хтр - внутренний объем 1 м трубы, м3/м.

Внутренний объем 1 м труб охлаждающих батарей, не имеющих внутреннего оребрения,

хTP =3,14·D2 / 4 (2.22)

где D -- внутренний диаметр трубы, м (D = 57 - 2Ч3,5 = 50 мм).

Находим, что

хтр=3,14•0,052/4=1,96·10-3 м3/м,

V = 132,48·1,96·10-3 = 0,26 м3

Норма заполнения охлаждающих батарей жидким холодильным агентом в насосных схемах с нижней подачей з3=0,7. Плотность холодильного агента ра = 0,66 т/м3. Следовательно, вместимость батарей по холодильному агенту

GA=V·з3·сa (2.23)

GA= 0,26•0,7•0,66 = 0,12 т.

Определяем металлоемкость охлаждающих батарей

GM = Gnp + Gnoт = L·mТ, (2.24)

где GM , Gnp , Gnoт - соответственно металлоемкость всех батарей, кг;

L - суммарная длина всех труб батарей, м;

mТ - масса 1 м трубы охлаждающей батареи, кг/м (для гладкостенной трубы с продольным звездообразным оребрением Dн= 57Ч3,5 мм mт=8.3 кг/м).

L=Lтр•n1•n2 ; (2.25)

L=3,68•9•4=132,48 м.

Таким образом,

GM = 132,48·8,3 = 1100 кг.

Делись добром ;)