Холодильное оборудование включает в себя большое количество различных машин, аппаратов и агрегатов для охлаждения различных продуктов и сред. От охлаждения воздуха в бытовых и промышленных помещениях до процессов низкотемпературной кристаллизации и вакуумно-испарительного охлаждения.
Например, такое оборудование может выполнять вспомогательную функцию на производстве химических продуктов, охлаждая парогазовые смеси, разные жидкие продукты, используемые в технологическом процессе.
В бытовых условиях, на производствах пищевой, фармацевтической, биотехнологической отраслей промышленности, в медицинских учреждениях, предприятиях агропромышленного комплекса холодильное оборудование используется для поддержания рабочих продуктов с заданной температурой.
В химической отрасли промышленности и энергетике применяется криогенное оборудование, поддерживающее температуру существенно ниже +0 оС (например, для работы с жженными газовыми смесями).
В настоящее время холодильное оборудование применяться во многих технологических процессах, сферах быта и народного хозяйства.
Исходные данные для оценки влияния выбора сплава на эффективность холодильного оборудования
Рассмотрим в качестве примера холодильного оборудования емкостный криоконцентратор, в котором низкотемпературная кристаллизация исходного продукта происходит внутри охлаждающей трубы (намораживание льдя на внутренней поверхности трубы).
На стадии концентрирования продукта (намораживания льда) исходный продукт I поступает в пространство теплообменной трубы 2 и заполняет его (задвижка 5 перекрывает теплообменную трубу 2 в нижней её части). Хладоноситель IV поступает в кристаллизатор через патрубок ввода хладоносителя и теплоносителя 3, движется в пространстве, образованном кольцевым зазором между кожуховой трубой 1 и теплообменной трубой 2, и выводится через патрубок вывода хладоносителя и теплоносителя 4. Постепенно происходит концентрирование исходного продукта I путём намораживания слоя льда на внутренней поверхности теплообменной трубы 2.
На стадии удаления концентрированного продукта II и оттаивании льда (при достижении необходимой концентрации продукта), концентрированный продукт II (путём открытия задвижки 5) и хладоноситель IV выводятся из кристаллизатора. В патрубок ввода 3 поступает горячий теплоноситель V, движется в межтрубном пространстве и выводится через патрубок 4. Теплоноситель V нагревает теплообменную трубу 2, слой намороженного льда, контактирующий со стенкой теплообменной трубы 2, тает, и весь объём льда III выводится из кристаллизатора, соскальзывая вниз под собственным весом. Изменение положения задвижки 5 может осуществляться в ручном, автоматизированном и автоматическом режимах. Ниже задвижки 5 располагается распределительное устройство (на рисунке не показано), которое позволяет попадать концентрированному продукту II и льду III в их соответствующие баки-приёмники (на рисунке не показаны).
Выполним криоконцентратор согласно «ТУ 3612-014-00220302-99 Теплообменники труба в трубе. Технические условия». Тогда кожуховая труба будет иметь длину 1400 мм и диаметр 57×4 мм, охлаждающая труба будет иметь длину 1500 мм и диаметр 25×3 мм, патрубки кожуховой трубы будут выполнены из трубы длиной 155 мм и диаметром 32×4 мм.
С использованием компьютерного моделирования проанализируем, как выбор сплава отразится на эффективности криоконцентратора, взяв два сплава с заданным температурным коэффициентом линейного расширения, поставляемых компанией «Техсплав» в соответствии с «ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки»: сплав 36Н [коэффициент теплопроводности 12,5 Вт/(м‧оС)] и сплав 48НХ [коэффициент теплопроводности 20,0 Вт/(м‧оС)] ( https://www.tehsplav.ru/catalog/linear_expansivity ).
Исходными данными для моделирования будут: хладоноситель в межтрубном пространцстве водный раствор этиленгликоля с массовой концентрацией 20% со скоростью на входе равной 1 м/с и температурой на входе равной +1оС; внутри охлаждающей трубы движется вода со скоростью на входе 1 м/с и температурой на входе + 10оС.
В данном случае криоконцентратор будет выполнять функцию подготовительного охлаждения воды – без ее кристаллизации.
Сплав и его влияние на эффективность холодильного оборудования
По результатам компьютерного моделирования получаем следующие данные для емкостного криоконцентратора:
1. Сплав 36Н: количество передаваемого тепла Q= 236 Вт; коэффициент теплопередачи K= 243 Вт/(м2‧оС); ΔE = 37 Вт/Вт.
2. Сплав 48НХ: количество передаваемого тепла Q= 252 Вт; коэффициент теплопередачи K= 259 Вт/(м2‧оС); ΔE = 39 Вт/Вт.
Таким образом, в сравнении со сплавом 36Н, использование сплава 48НХ позволяет достичь большей на 6% (по показателю K) и на 5% (по показателю ΔE) эффективности при тех же габаритных размерах и условиях эксплуатации.
Именно правильно подобранный сплав может повысить экономичность и энергоэффективность как отдельного оборудования, так и целого предприятия.
Обратившись в отдел продаж компании «Техсплав», Вы сможете узнать больше о сплавах и их применении для решения различных задач:
+7 (495) 542-97-27
zakaz@tehsplav.ru