Расчет конденсаторов

При проектировании конденсатора расчет сводится к определению его теплопередающей поверхности и (если он с водяным охлаждением) количества расходуемой воды. Прежде всего, подсчитывают действительную тепловую нагрузку на конденсатор

,

где Q_к - действительная тепловая нагрузка на конденсатор, Вт;

Q_{0 брутто} - холодопроизводительность компрессора, Вт;

N_i - индикаторная мощность компрессора, Вт;

N_e - эффективная мощность компрессора, Вт;

η_м - механический к.п.д. компрессора.

В агрегатах с герметичными или бессальниковыми компрессорами тепловую нагрузку на конденсатор следует определять по формуле

,

где N_э - электрическая мощность на клеммах электродвигателя компрессора, Вт;

η_э - к.п.д. электродвигателя.

Теплопередающая поверхность конденсатора определяется по формуле

, (32)

где F - теплообменная поверхность конденсатора, м²;

k - коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м²·°С);

∆t_m - средняя логарифмическая разность между температурами конденсации холодильного агента и охлаждающей воды или воздуха, °С;

q_F - плотность теплового потока (количество тепла, которое может быть передано через каждый квадратный метр теплопередающей поверхности конденсатора за единицу времени), Вт/м².

Коэффициент k, как уже отмечалось (см. с.108), зависит от многих факторов, поэтому точное его определение расчетным путем представляет известные трудности. В приближенных расчетах конденсаторов пользуются значениями коэффициентов теплопередачи, полученными опытным путем. Так, для аммиачных горизонтальных кожухотрубных конденсаторов при скорости протекания в них охлаждающей воды в среднем от 0,8 до 1,0 м/с коэффициент k принимается равным 700-1000 Вт/(м²×ºС), а для фреоновых кожухотрубных и кожухозмеевиковых при такой же скорости воды – 350-500 Вт/(м²×ºС).

Для оросительных конденсаторов с промежуточным отводом жидкого холодильного агента k принимается равным 700-900 Вт/(м²×ºС), а для испарительных - от 400 до 600 Вт/(м²×ºС).

Для конденсаторов с воздушным охлаждением при принудительном движении воздуха рекомендуется принимать k равным 30-50 Вт/(м²×ºС).

Среднюю логарифмическую разность между температурами конденсации холодильного агента и охлаждающей воды или воздуха определяют по формуле

, (33)

где t_в1 - температура воды или воздуха на входе в конденсатор, °С;

t_в2 - температура воды или воздуха на выходе из конденсатора, °С;

t - температура конденсации холодильного агента, °С.

Величина ∆t_m принимается на основании технико-экономических расчетов. Для аммиачных конденсаторов ее берут в среднем 5-6°С, для фреоновых кожухотрубных и кожухозмеевиковых – 7-10°С и для фреоновых с воздушным охлаждением – 8-12°С.

Расчет расхода охлаждающей воды для проточных конденсаторов (кожухотрубных и кожухозмеевиковых) производят по формуле

, (34)

где V_в - расход воды, м³/с;

ρ_в - плотность воды, кг/м³;

c_в - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·°С).

Разность температур воды (t_в2-t_в1) в этих конденсаторах принимается в среднем 5-6°С.

Для оросительных конденсаторов с промежуточным отводом жидкого холодильного агента количество рециркуляционной воды принимают из расчета 0,17·10^-3 до 0,2·10^-3 м³/с (0,6-0,8 м³/ч) на каждый квадратный метр теплопередающей поверхности конденсатора, а расход свежей воды – 20-30% количества рециркуляционной. Если конденсатор снабжен градирней, то расход свежей воды принимают 10-12% количества рециркуляционной.