Выбор водоохлаждающего устройства
Для охлаждения циркуляционной воды применяются градирни следующие устройства: брызгальные бассейны с форсунками(охлаждающие пруды),Открытые башенные градирни с естественным продуванием воздуха, вентиляторные градирни.
Брызгальные бассейны применяются для крупных холодильных установок с большим количеством циркулирующей воды.
Для теплового конструкторского расчета охладителя должны быть заданны следующие величины:
ь гидравлическая нагрузка, Gж, кг/с или м3/с;
ь тепловая нагрузка Q, Вт, или ширина зоны охлаждения
(5.1)
ь параметры наружного воздуха: температура и относительная влажность = 59%.
Определение тепловой нагрузки
Охлаждающая вода используется в дефлегматоре, конденсаторе и абсорбере.
Тепловая нагрузка составляет:
ь дефлегматор
ь конденсатор
ь абсорбер
Общая нагрузка:
(5.2)
Определение гидравлической нагрузки
Расход воды определяется по формуле:
(5.3)
где - ширина зоны охлаждения, ; - теплоемкость воды при средней температуре 4,19 кДж/(кг·К).
(5.4)
Расход воды составит:
ь на дефлегматор
ь на конденсатор
ь на абсорбер
Общий расход воды составит
Объемный расход воды
(5.5)
где - плотность воды при
Расчет вентиляторной градирни
По температуре наружного воздуха и относительной влажности определем:
Рисунок 4 - распределение потоков влагосодержания и энтальпии воздуха
Расход воздуха на градирню определяется из уравнения теплового баланса градирни
(5.6)
где - тепловая нагрузка градирни, кВт; Св - теплоемкость воды, кДж/(кг*К); - коэффициент, принимаемый равным 0,96
Влагосодержание воздуха поступающего в градирню
(5.7)
где В - барометрическое давление, Па;
- давление насыщенного водяного пара при температуре , Па
Температура воздуха на выходе из градирни при относительной влажности воздуха = 100% определяется
(5.8)
где - упругость пара при температурах воды = 38 и = 23, ;
- парциальное давление водяного пара в воздухе при температурах , Па;
(5.9)
где - упругость пара при средней температуре охлаждаемой и охлажденной воды, Па
Решение уравнения (5.8) производится подбором , расчетом и построением графика/расчет/=f(принятое). Точка пересечения полученной кривой и прямой линии, проходящей под углом 450 к осям, определит искомое значение .
(5.10)
Рисунок 5 - Соотношение принятого значения и расчетного
Теоретический относительный расход воздуха через градирню равен
(5.11)
где - доля тепла воспринятая воздухом
(5.12)
(5.13)
(5.14)
Теоретический расход воздуха
(5.15)
В приближенных расчетах действительный расход воздуха принимают равным теоретическому.
Поверхность охлаждения
(5.16)
где - коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности парциальных давлений, ;
Для определения используем формулу
(5.17)
(5.18)
где - коэффициент диффузии, отнесенный к градиенту парциального давления.
, (5.19)
где Т - абсолютная средняя температура в градирне
(5.20)
- эквивалентный диаметр канала
м(5.21)
где
- расстояние между щитами, принимаем 0,05 м
A,n - коэффициенты в критериальном уравнении, которые выбираются в зависимости от режима движения
(5.22)
где - коэффициент кинематической вязкости воздуха при средней температуре
, м/с(5.23)
- скорость воздуха, м/с;
- скорость жидкостной пленки, м/с;
Принимаем
(5.24)
- величина удельной гидравлической нагрузки на 1 погонный метр каждой стороны щитов;
- плотность воздуха при средней температуре
Следовательно
(5.25)
(5.26)
(5.27)
(5.28)
Тогда поверхность охлаждения будет равна
Определение основных размеров оросителя
Проходное сечение для воздуха
(5.29)
где - расход воздуха по тепловому расчету , кг/с
Общая высота оросителя(щитов)
(5.30)
где - коэффициент, учитывающий влияние неравномерности распределения воды и воздуха, принимается равным 1,1-1,3
Активная площадь оросителя при щитовой конструкции
(5.31)
где - коэффициент, учитывающий площадь, занятую под стойками, колоннами и другими элементами строительной конструкции принимают 1,1-1,2
Аэродинамический расчет градирни
Аэродинамическое сопротивление градирни
(5.32)
Расход воздуха проходящего через градирню
(5.33)
Для вентиляторной градирни определяем мощность, потребляемую вентилятором в расчетном режиме
(5.34)
- число вентиляторов;
- КПД вентилятора с редуктором и приводным электродвигателем, 0,6-0,75.