ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методика сопоставления испарителей и оптимизации режима их работы из "Интенсификация теплообмена в испарительных холодильных машинах" Интенсификация процесса теплообмена в испарителе почти всегда связана с дополнительной затратой энергии. При интенсификации теплоотдачи от хладоносителя к стенке за счет повышения его скорости, применения оребрения или устройств, турбулизирующих его поток, неизбежно возрастание мощности, потребляемой насосом, мешалкой или вентилятором. При интенсификации теплоотдачи от стенки к кипящему в трубах хладагенту также часто увеличивается гидравлическое сопротивление потоку хладагента в аппарате, приводящее к понижению давления кипения на выходе из аппарата, что связано с менее экономичной работой компрессора и ростом мощности, потребляемой им на единицу холодопроизводительности. [c.28] Оценка эффекта, получаемого при интенсификации теплообмена, затрудняется необходимость сопоставлять качественно различные факторы повышение интенсивности теплообмена и увеличение гидравлического сопротивления. [c.28] В отличие от Е величина Eg получила размерность К . [c.29] Было предложено сопоставлять поверхности при одном и том же значении No по кривым Eq = f (Nq) и даже, что проще, по кривым а = f (Ng) и k = f (Ng). Эта методика хотя и позволяет сопоставлять такие разномасштабные факторы, как количество переданной теплоты и расход механической энергии, однако имеет существенные неудобства. Сравнивая кривые Ео = f (Ng), можно выбрать энергетически наилучший аппарат в том случае, если кривая для него при всех значениях Ng будет лежать выше соответствующей кривой для другого аппарата. Если же эти кривые пересекаются, то выбор становится затруднительным, так как неизвестно, какое значение No является оптимальным. Другой недостаток такой методики — возможность лишь качественного сопоставления из-за отсутствия единого масштаба для оценки Eg и Ng. [c.29] В холодильных установках изменение интенсивности теплообмена (при постоянной температуре хладоносителя) приводит к изменению температуры кипения хладагента и связанному с ним изменению мощности, потребляемой компрессором на один киловатт его холодопроизводительности. Это изменение существенно влияет на расход электроэнергии, и не учитывать его нельзя. Отметим, что при интенсификации теплообмена в аппарате более важно приращение не коэффициента теплоотдачи, а коэффициента теплопередачи, которое значительно меньше. Кроме того, сопоставление надо производить не при Ng = idem, а при экономически или энергетически оптимальных режимах работы аппарата, о чем речь будет идти ниже. Поэтому, как для сопоставления отдельных теплообменных поверхностей так и для определения оптимального режима их работы более целесообразно использовать единый оценочный критерий как для количества переданной теплоты, так и для механической энергии, потребляемой перекачивающим устройством. [c.29] В холодильной установке такое решение вопроса облегчается, если рассматривать теплообменный аппарат не отдельно, а совместно с холодильным компрессором, режим работы которого определяется в значительной мере условиями работы испарителя. Более точным было бы решение, включающее в расчетный комплекс и конденсаторную установку, режим работы которой также будет изменяться при изменении режима работы испарителя, однако влиянием этого фактора с достаточной степенью точности можно пренебречь, принимая температуру конденсации хладагента постоянной. [c.29] Для стационарной холодильной установки сопоставление аппаратов по габаритным размерам и металлоемкости является второстепенным. Главным фактором определяющим достоинства того или иного аппарата, является его экономическая эффективность, определяемая годовыми затратами на его эксплуатацию, точнее, переменной частью этих затрат с учетом и начальных капитальных затрат по известной методике. [c.29] Стоимость заряжаемого хладагента включается в капитальные затраты, так как она в сильной степени зависит от конструкции испарителя. Так, в затопленных фреоновых кожухотрубных испарителях стоимость заряжаемого фреона в ряде случаев превышает стоимость самого аппарата. [c.30] Это уравнение не учитывает целый ряд эксплуатационных расходов, которые или совсем не зависят от режима работы и типа испарителя (расход хладагента на компенсацию утечек, расход смазочных материалов, стоимость обслуживания, эксплуатаций зданий и т. п.), или же изменяются незначительно (амортизация стоимости компрессора, насоса и др.). [c.30] Сопоставление отдельных испарителей по величине приведенных годовых затрат следует производить при оптимальных значениях плотности теплового потока или среднего температурного напора и скорости хладоносителя. Поэтому предварительно надо эти оптимальные значения рассчитать. [c.31] Задаваясь различными значениями скоростей, можно для заданной потребителем постоянной температуры хладоносителя при определенной плотности теплового потока q вычислить зависимость П = f (w). Эта зависимость всегда будет иметь минимум, так как с ростом ш мощность насоса (вентилятора) Na увеличивается, а мощность компрессора N . = Qol s уменьшается из-за повышения температуры кипения при интенсификации теплообмена. Вычисляя оптимальные значения скоростей хладоносителя для различных q, можно получить точку, соответствующую оптимальному значению q, и, следовательно, определить минимум миниморум приведенных годовых затрат для данного испарителя (точка А на рис. 1-16). Сопоставление iid,pyi/(гоо-кдт) отдельных испарителей надо производить по значениям минимальных приведенных годовых затрат Ямин вычисленных указанным выше способом и отнесенных к одному киловатту холодопроизводительности Луд. [c.31] На рис. 1-17 приведен график, иллюстрирующий описанную выше методику расчета оптимального режима работы применительно к кожухотрубному аммиачному испарителю типа ИТГ с F = 100 м , в котором в качестве хладоносителя использован рассол ada (р = 1230 кг/м , средняя температура .сред = - 20 С). [c.31] В этом расчете было принято, что стоимость испарителя с изоляцией с учетом затрат на перевозку и монтаж К = 3020 руб. [26] нормативный коэффициент эффективности Ен = 0,15 доля от К, ежегодно отчисляемая на амортизацию, Са = 0,128 доля от К, ежегодно отчисляемая на ремонт, Ср = 0,055. [c.31] Годовые приведенные затраты, связанные со стоимостью испарителя К ( н + Са + Ср) = 3020 (0,15 + 0,128 + 0,055) = 1000 руб./год. [c.31] Число часов работы в году т было принято равным 5000 ч/год, стоимость электроэнергии Сэ = 0,02 руб./(кВт ч). Значения электрического холодильного коэффициента компрессора в зависимости от температуры кипения определяли по рис. 1-15. Температура конденсации была принята постоянной и равной 35 °С. [c.31] Холодопроизводительность (кВт) была принята равной Qo = 100 q. [c.31] Порядок расчета был принят следующий. Вычисляли коэффициенты теплопередачи к [кВт/(м -К)] при изменении д в пределах 1—3,5 кВт/ы и скорости рассола в трубках от 0,5 до 3 м/с. Определяли температуры кипения аммиака по уравнению о = — я к). Находили значения по рис. 1-15. [c.32] Даже при налаженном серийном производстве данные по стоимости аппаратов, выполняемых различными заводами, не всегда совпадают между собой, что также создает затруднения в применении технико-экономического метода. [c.32] Между тем доля капитальных затрат в общих приведенных годовых расходах относительно невелика (8—12 %). Кроме того, при интенсификации теплообмена интенсифицирующие устройства обычно практически почти не увеличивают капитальные затраты. Поэтому сопоставление отдельных испарителёй вполне допустимо производить лишь по правой половине уравнения (1-18) — по суммарным энергетическим затратам на привод компрессора и насоса. [c.32] Такое энергетическое сопоставление производится при постоянных средней температуре хладоносителя ts (°С), холодопроизводительности Qg (кВт), площади поверхности Р (м ) и, следовательно, при постоянной плотности теплового потока д (Вт/м ). [c.32] Вернуться к основной статье