В материале даны понятия, представлен порядок расчёта холодопроизводительности для установок охлаждения жидкостей, приведены табличные данные значений удельных теплоёмкостей и плотностей различных жидкостей.
Материал может быть полезен широкому кругу инженерных работников.
Установка охлаждения жидкости (чиллер, от англ. Chiller - охладитель, холодильная установка) - это холодильная машина, предназначенная для охлаждения жидких сред (воды, растворов гликолей, спиртов и др.). В отечественной литературе используются традиционные названия: установка охлаждения жидкости, охладитель, водоохладитель, холодильная установка, водоохлаждающая машина (установка).
Основной характеристикой чиллера является холодопроизводительность.
Под холодопроизводительностью понимается показатель количества тепла, отводимого чиллером от охлаждаемого тела. Холодопроизводительность рассчитывается при известных значениях расхода жидкости и температуры нагрева воды за один цикл работы оборудования.
Холодопроизводительность (Q) любой холодильной установки охлаждения жидкости (чиллера) существенно зависит от температуры, до которой необходимо охладить жидкость. Чем выше конечная температура жидкости (Тk), тем выше холодопроизводительность. Это связано с тем, что хладагент способен отобрать больше тепла у жидкости, при более высокой температуре кипения.
Требуемая холодопроизводительность чиллера рассчитывается в соответствии с исходными данными по формулам (1) и (2).
Исходные данные:
Требуемая холодопроизводительность установки для охлаждения воды рассчитывается по формуле:
Q (кВт) = G · (Тн - Тk) · 1,163 (1)
где: G - объёмный расход охлаждаемой жидкости, м3/час, Тн - начальная температура воды, °С, Тk - конечная температура воды, °С.
Требуемая холодопроизводительность установки для охлаждения любой жидкости рассчитывается по формуле:
Q (кВт) = G · (Тнж - Тkж) · Cpж · ρж / 3600 (2)
где: G - объёмный расход охлаждаемой жидкости, м3/час, Cpж - удельная теплоемкость охлаждаемой жидкости, кДж / (кг · К) (по таблице 1), ρж - плотность охлаждаемой жидкости, °С (по таблице 1), Тнж - начальная температура жидкости, °С, Тkж - конечная температура жидкости, °С.
Пример расчета холодопроизводительности чиллера.
Задача.
Рассчитать холодопроизводительность установки охлаждения жидкости, предназначенной для охлаждения молока от температуры +18 °С до +4 °С с объёмным расходом молока в количестве 3 м3/час.
Решение.
После подстановки в формулу (2) исходных данных из условия задачи и соответствующих табличных значений (см. табл. 1), получаем:
Q (кВт) = G · (Тнж- Тkж) · Cpж · ρж / 3600 = 3 · (18 - 4) · 3,93 · 1020 / 3600 = 46,77 кВт.
Ответ: 46,77 кВт.
Удельная теплоемкость и плотность жидкостей при T=20 °C
(теплофизические свойства жидкостей)
Вещество |
Удельная теплоёмкость при
Т=20 °С,
Сpж, кДж∙(кг∙К) |
Плотность,
ρж,
кг∙м3 |
Ацетон |
2,160 |
790 |
Бензин |
2,05 |
700 |
Бензол (10
°С) |
1,42 |
900 |
Бензол (40
°С) |
1,77 |
880 |
Вода |
4,19 |
1000 |
Вино |
3,89 |
970 |
Глицерин |
2,66 |
1260 |
Гудрон |
2,09 |
990 |
Дёготь
каменноугольный |
2,09 |
920-960 |
Керосин |
1,88-2,14 |
800-900 |
Кислота
азотная концентрированная |
3,10 |
1520 |
Кислота
соляная концентрированная |
1,34 |
1830 |
Кислота
соляная 17% |
1,93 |
1070 |
Клей
столярный |
4,19 |
1000-1500 |
Масло
моторное |
1,67-2,01 |
900 |
Масло
оливковое |
1,84 |
890 |
Масло
подсолнечное |
1,84 |
890 |
Морская
вода 18 °С, 0,5%-ый раствор соли
|
4,10 |
1010 |
Морская
вода 18 °С, 3%-ый раствор соли |
3,93 |
1030 |
Морская
вода 18 °С, 6%-ый раствор соли |
3,78 |
1050 |
Молоко |
3,93 |
1020 |
Нефть |
1,67-2,09 |
800 |
Пиво |
3,85 |
1010 |
Ртуть |
0,13 |
13600 |
Скипидар |
1,80 |
860 |
Спирт
метиловый (метанол) |
2,47 |
790 |
Спирт
нашатырный |
4,73 |
< 1000 |
Спирт
этиловый (этанол) |
2,39 |
790 |