Тепловий розрахунок

При розрахунку повітряного конвеєрного апарата проводимо тепловий розрахунок. Для цього потрібно визначити теплове навантаження на повітряохолоджувач, теплоприток від продукту притока від блок-форми, масу блок-форми.

Теплове навантаження на повітряохолоджувач знаходять із залежності з обліком додаткових теплопритоків, що виникають при охолодженні алюмінієвої блок-форми.

,

де теплоприток відповідно через огородження камери і від охолоджуваного в камері риби, а також експлуатаційний теплоприток від електродвигунів вентиляторів.

Q₁ = 0,5(2∙7∙3,8+2∙7∙3,2+2∙3,8∙3,2)(10+30) = 2446 Вт

Теплоприток від продукту при його заморожуванні розраховують по рівнянню:

Q₂ = 1,4 ∙ 317550 = 444570 Вт

При визначенні теплопритока від блок-форм Q₂' вважаємо, що блок-форми надходять в апарат після відтавання заморожених блоків з тем­пературою = 5°С, а в апараті прохолоджуються до температури = -25°С.

Для даної конструкції вантажного конвеєра маса металу блок-форм на 1 м ланцюзі конвеєра складає 140 кг/м, тоді теплоприток Q₂' можна визна­чити по формулі:

Q₂'=

де g_ф - маса металу блок-форм, що приходиться на 1 м ланцюзі конве­єра; c_ф - питома теплоємність алюмінієвого сплаву, з якого виготовлені з блок-форми, Дж/(кг∙К) [с_ф = 838 Дж/(кг∙К)].

Вт

Тепловий еквівалент роботи вентиляторів повітряохолоджувачів орієн­товно приймемо в розмірі 15% від O₂, тобто

Q₄ = 0,15∙ 444570 = 66685,5 Вт.

Теплове навантаження на повітроохолоджувач:

Q₀ = 2446+444570+32730+66685,5 = 546431,5 Вт.

5.Підбір і розрахунок повітряохолоджувачів

Для розрахунку і вибору повітряохолоджувачів необхідно визначити площу поверхні теплопередачі повітряохолоджувача, довжину труб повітряохолоджувача, площу поверхні живого перетину каналу, кількість повітряохолоджувачів.

Зміна температури повітря в апараті при заморожуванні риби знаходять із залежності:

∆

де с_в - питома теплоємність повітря, Дж/(кг∙К); р_в - щільність повітря, кг/м³

Питома теплоємність повітря при t_c = -30 °С і складає с_в = 1030 Дж/(кг-К), а щільність ρ_в = 1,484 кг/м³. Тоді:

°С.

Температура повітря перед повітряохолоджувачем буде:

°С.

а після повітряохолоджувача:

°С

Різниця між температурами повітря і холодильного агента через порів­няно невелику зміну температури у вантажному відсіку апарата можна прийняти як середню арифметичну. При температурі кипіння холодиль­ного агента to = 40 °С вона складе

Δt = t_c – t₀ = -30-(-40) = 10 °С

Теплопередаючу площу поверхні повітряохолоджувача знаходять із за­лежності:

Приймаючи коефіцієнт теплопередачі повітряохолоджу­вача к_вo = 12 Вт/м²∙К), одержують:

м²

Вважаємо, що повітряохолоджувач виконаний з оребрених стрічкою труб діаметром 38×2,5 мм, товщиною δ_р = 0,8 мм і висотою ребра h_p = 30 мм, із кроком оребрення t_p = 13,3 мм. Площа поверхні охолодження 1 м такої труби f' складає 1,08 м²/м. Тоді довжина труб чотирьох повітря­охолоджувачів складе:

м

Довжина труб одного повітряохолоджувача:

м

При визначенні конструктивних розмірів повітроохолоджувача прийма­ємо що швидкість руху повітря при проходженні через секцію повітря­охолоджувача складає ω = 3,2 м/с.

Тоді швидкість потоку, що набігає, у каналі з формули:

де φ - коефіцієнт стиску, що враховує розташування в каналі повітря­охолоджувача оребрених труб.

Коефіцієнт стиску φ для оребренного пучка труб при мм знаходять по формулі:

,

де товщина ребра, м.

При розрахунку відстані між ребрами вважають, що товщина снігової шуби 1 мм:

,

де t – крок оребрення, м;

товщина випали на оребренних секціях інею, м.

мм

Тоді:

Площа поверхні живого перетину каналу, у якому розміщені секції повітряохолоджувача, знаходять із залежності:

Довжину відрізка труби секції повітряохолоджувача приймаємо рівної 1,1 м. Тоді ширина каналу В з обліком розміщення рідинного і парового колекторів орієнтовно складе 1,28. Висота перетину каналу Н буде дорівнювати 1,93 м. Кількість розташованих на такій висоті труб можна знайти з залежності:

труб

Довжина труб у кожному ряду складатиме ~ 18 м.

Тоді число вертикальних рядів у секції повітряохолоджувача:

шт.

При кроці між трубами секції м висота секції:

м

6.Аеродинамічний розрахунок

Проводимо аеродинамічний розрахунок для повітряного конвеєрного апарата, де визначимо аеродинамічний опір рухові повітря в циркуляційному кільці апарата,аеродинамічний опір оребреної секції, аеродинамічний опір рухові повітря в блок-формі.

Аеродинамічний опір рухові повітря в циркуляційному кільці апарата можна визначити з рівняння:

де ΔР_во, ΔР_ф, ΔР_нов., ΔР_вх., ΔР_вих - аеродинамічний опір відповідно ореб­реної секції повітряохолоджувача, блок-форм, поворотів, повітря при вході в повітряохолоджувач і виході з нього, Па; а - коефіцієнт, що вра­ховує опір тертя в каналі (для апаратів а = 1,1÷1,15, приймаємо а=1,1).

Аеродинамічний опір оребреної секції повітряохолоджувача ΔР_во роз­раховують по залежності:

,

де U - відстань між ребрами з урахуванням снігової шуби, мм; ω -швидкість руху повітря в живому перетині секції, м/с.

Число Рейнольдса при кінематичній в'язкості по­вітря = 10,810^-6 м²/с (для ):

Тоді аеродинамічний опір оребреної секції повітряохолоджувача при відстані між ребрами U = 13.3 – 0.8 - 2∙1.5 = 9.5 мм буде дорівнювати:

Па

Аеродинамічний опір рухові повітря в блок-формі з продуктом знаходи­мо, думаючи, що місцевий опір складається із опору повітря при вході в звужений перетин між блок-формами й опору повітря при виході з цього перетину в незайняте формами простір, тобто коефіцієнт місцевого опо­ру блок-форм :

,

Де - коефіцієнти місцевого опору при вході повітря в перетин, де розташована блок-форма, і при виході з нього; f, F - площі перетинів звуженого (f=0,213 м²) і вільного(F=0,358 м²), м². Тоді:

Па,

тут ω - швидкість руху повітря в блоку-форми, м/с (ω = 6 м/с). При визначенні аеродинамічного опору поворотів вважаємо, що = 4, швидкість руху в перетині повороту ω_пов= 5 м/с, а коефіцієнт місцевого опору поворотів =1.5.

Тоді:

Па

Аеродинамічний опір повітря при вході у вентилятор знаходять із за­лежності:

7. Розрахунок вентиляційної установки

Для розрахунку і вибору вентиляторів по потрібно визначити швидкість руху повітря у вхідному вікні вентилятора, потужність електродвигунів вентиляторів, визначити кількість і тип вентиляторів.

Для подачі повітря в кожний з 4 повітряохолоджувачів у кількості V₀=5,22 м³ і приймаємо по два осьових вентилятора ОСО-100/4-12 з діаметром колеса d_в = 0,7 м.

Швидкість руху повітря у вхідному вікні вентилятора розраховують по

формулі:

м/с

Па

При виході з вентилятора повітря, направляючи до секцій повітряохо-лоджувача, проходить через дифузор з кутом розкриття 90°.

Аеродинамічний опір дифузора з кутом розкриття 90° знаходять по формулі:

Коефіцієнт місцевого опору дифузора з кутом розкриття 90° визначають по формулі:

,

де відповідно звужений і розширений живий перетин дифузора, , .

Па

Аеродинамічний опір рухові повітря в циркуляційному кільці апарата:

Па

Потужність електродвигунів усіх вентиляторів знаходять із залежності:

,

де η – ККД вентилятора.

Для прийнятих восьми вентиляторів ОСО-100/4-12, що обслуговують апарат, при витраті повітря від 2 до 4 м³/с = 0,70. Тоді:

Вт.

Дата добавления: 2015-07-08