Определение площади теплопередающей поверхности охлаждающих батарей

2.4 Определение площади теплопередающей поверхности охлаждающих батарей

Пристенные батареи установлены в камере охлаждения мясных туш, выполнены из гладкостенных труб диаметром D_H=57×3,5 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: t_B= -20°С; φ_в = 95%. Тепловая нагрузка Q_об = 26 кВт.

Рисунок 2.3 -Труба с продольным звездообразным оребрением

Площадь теплопередающей поверхности F_пр (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 F_реб – площадь поверхности ребер на одной батареи, м²;

F_тр – площадь поверхности трубы батареи, м²;

(2.7)

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

(l₁+2∙l₂) – суммарная длина одного ребра, м.

(2.8)

где L_тр – длина трубы, м.

Тепловая нагрузка на пристенные батареи Q_пр, кВт

Q_пр = к_пр·F_пр·Δt ; (2.9)

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

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

к_пр = ( α_р + α_к·ξ ) · e_т ·χ (2.10)

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

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

ξ = 1,125 - коэффициент влаговыпадения;

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

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

Коэффициент теплоотдачи α_р радиацией определяем по формуле

, (2.11)

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

ε_п - приведенная степень черноты системы ;

ψ — коэффициент облученности.

Для приближенных расчетов ε_п можно использовать упрощенную зависимость

ε_п =ε₁·ε₂ ,  (2.12)

где ε₁ = 0,96 – степень черноты батареи , покрытой снегом;

ε₂=0,91 - степени черноты поверхности стены .

Тогда

ε_п =0,96·0,91=0,874

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

Подставляем известные данные и рассчитываем коэффициент теплоотдачи α_р

 Вт/(м·К)

Коэффициент теплоотдачи α_к 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;

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

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

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

D_н = 0,057 м - диаметр трубы, м;

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

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

Δt_ст = t_в - t_ст  (2.15)

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

t_B – t₀ = 8 °С, (2.16)

t_ст = t₀ + 2 (2.17)

где t₀ - температура кипения хладагента в батареях;

t_B - температура воздуха в камере;

t_ст – температура внешней поверхности охлаждающих труб;

t₀ =-20-8 = -28 °С;

t_ст = -28+2 = -26 °С;

Тогда

Δt_ст = -20 - (-26) = 6 °С

Входящие в уравнение α_к значения β_В , λ_В ,ν_В , Рr определяем с учетом средней температуры воздуха t_m

(2.18)

При этом

(2.19)

 1 / ºC

Значения λ_в , ν_B и Рr принимаем равными соответствующим значениям для сухого воздуха при t_m=-23 °С и находим по таблицам.

При известных данных

 Вт/(м·К)

Коэффициент влаговыпадения ξ определяем по уравнению

 ; (2.20)

где d_B = 0,6·10^-3 кг/кг - влагосодержание воздуха при температуре t_В и относительной влажности φ_в;

 = 0,34∙10 ^-3 кг/кг - влагосодержание насыщенного воздуха при температуре поверхности t_СТ  охлаждающих труб;

Коэффициент χ находим из рисунка 2.4: χ_пр = 0,95.

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

При известных данных коэффициент теплопередачи составляет:

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

Получаем, что

Q_np = 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·υ_TP; (2.21)

где V - внутренний объем труб охлаждающих батарей, м³;

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

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

υ_TP=3,14·D² / 4 (2.22)

где D — внутренний диаметр трубы, м (D = 57 - 2×3,5 = 50 мм).

Находим, что

υ_тр=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 η₃=0,7. Плотность холодильного агента р_а = 0,66 т/м³. Следовательно, вместимость батарей по холодильному агенту

G_A=V·η₃·ρ_a (2.23)

G_A= 0,26∙0,7∙0,66 = 0,12 т.

Определяем металлоемкость охлаждающих батарей

G_M = G_np + G_noт = L·m_Т, (2.24)

где G_M , G_np , G_noт – соответственно металлоемкость всех батарей, кг;

L – суммарная длина всех труб батарей, м;

m_Т - масса 1 м трубы охлаждающей батареи, кг/м (для гладкостенной трубы с продольным звездообразным оребрением D_н= 57×3,5 мм m_т=8.3 кг/м).

L=L_тр∙n₁∙n₂ ; (2.25)

L=3,68∙9∙4=132,48 м.

Таким образом,

G_M= 132,48·8,3 = 1100 кг.

Похожие работы

Переработка мяса

Скачать

87328

19

0

... 21 23 8 27,0 Поросята тощие 4 3 10 13 2 50 Итого 480 334 531 382 217 45,2   Данные таблицы 3.2. свидетельствуют о том, что количество скота, поступаемого на переработку в мясо-жировой цех, резко уменьшилось и составило к уровню 1994 года 13.4 %. Животных доставляют на предприятие автомобильным транспортом, так как он наиболее экономичный и быстрый при перевозках. ...

Ассортимент и особенности технологии блюд из жареного и тушёного мяса

Скачать

87139

19

2

... припускании, жарке, тушении, запекании. Продукцию подразделяют на блюда и горячие закуски, температура их при подаче должна быть в пределах 60…65? С. 3. Ассортимент блюд. Особенности приготовления Блюда из жареного мяса Для приготовления жареных блюд используют говядину (вырезку, толстый и тонкий края, верхний и внутренний куски тазобедренной части), баранину, козлятину, телятину, свинину. ...

Разработка проекта молодежного кафе высшей категории на 85 посадочных мест

Скачать

172519

51

14

... в металлопластиковых каркасах, металлические (противопожарные). Заполнение оконных проемов – остекленные витражи из легких металлоконструкций, деревянные и металлопластиковые. В здании молодежного кафе высшей категории на 85 посадочных мест проектом предусмотрены размещение следующих помещений согласно СНиП II – Л, 8 – 71 «Предприятия общественного питания»: Рестораны в городах и поселках ...

Общие принципы технологии криогенного охлаждения мяса индейки

Скачать

90697

19

0

... усушки при интенсифицированном охлаждении (в % к массе остывшего мяса). Режим холодильной обработки Индейки При охлаждении остывшего мяса птицы до +4 С 0,5 Охлаждение можно производить парами жидкого азота или в холодном рассоле с добавлением в него жидкого азота. Технология двухстадийного охлаждения птицы сначала орошением, а затем погружением включает:  -предварительный ...