Составление и расчет уравнения теплового баланса установки

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Q= β[N_r(Q_б+Q_ф/в+Q_исп) +Q_пот+Q_к, кДж/ч,

где:

Q – часовой расход теплоты, требуемый на тепловую обработку изделий, кДж/ч.

Q_б, Q_ф/в, Q_пот, Q_исп , Q_к – количество теплоты, расходуемое за расчетный период на нагрев соответственно бетона изделий, металла форм, а также потери теплоты ограждающими конструкциями установки, испарение влаги, потери с конденсатом.

β=1,05-1,3 – коэффициент, учитывающий непредвиденные потери теплоты

Q_исп=0 – т. к. пар влажный насыщенный

1) Теплота для нагрева бетона изделий:

Q_б =с_б×G_б×(t_к-t_н), кДж

с_б – средневзвешенная теплоемкость бетонной массы изделий, кДж/(кг°С)

G_б – масса изделий

t_н, t_к – средние температуры бетона в начале и в конце соответствующего

периода, °С

Q_б^под =1,1×2412×2,4×(62,4-15) = 301828 кДж

Q_б^из.в.=1,1×2412×2,4×(80-62,4) = 112071 кДж

2) Теплота на нагрев форм:

Q_ф =с_м×G_ф×(t_к-t_н), кДж

с_м – теплоемкость материала форм, с_м=0,48 кДж / (кг°С)

G_ф – масса форм, G_ф=2700 кг

t_к – конечная температура поверхности бетона изделий в соответствующем периоде, °С

t_н – начальная температура материала форм, равная: в период подъема температуры – температуре воздуха в цеху, а в период изотермической выдержки – температуре поверхности бетона изделий в конце периода подъема температуры,°С

Q_ф^под =0,48×2700 ×(62,4-15) = 61417 кДж

Q_ф^из.в.= 0,48×2700 ×(80-62,4) = 22805 кДж

3) Потери теплоты ограждающими конструкциями установки

(надземными частями):

Q_пот =SКi×Fi×(t_ср-t₀) ×3,6 кДж / ч

- общее сопротивление теплопередачи

ограждающих конструкций, (м² × °С)/Вт;

a _в - коэффициент теплоотдачи у внутренней поверхности камеры, Вт/(м²×°С);

a _в = 60 Вт / (м²×с)

a _н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей

конструкции, Вт/(м² × °С).

a _н=9,072 – определяем по таблице

∑R_i = - термическое сопротивление слоёв от внутренней поверхности

до рассматриваемого сечения, (м² × °С)/Вт;

d_i - толщина i - го слоя, м;

l_i - коэффициент теплопроводности i-го слоя материала, Вт/(м² × °С).

R_б= d/λ =0,2 / 2,04=0,08

R_утепл= d/λ =0,2 / 0,23=0,87

S R_i=0,08+0,87=0,95

R₀=1 / 60+0,95+1 / 9,072=1,08

К - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м² × °С);

К=1 / R₀=1 / 1,08=0,9

t_ср=(80+15) / 2=47.5°С

Определяем площади:

F₁^под = 2,76×4,28+(13,12-3,04)∙2,76/2+4,28∙(13,12-3,04) = 68,9 м²

F₂^из.в. = 2∙(2,76×1,52+3,04∙2,76/2+1,52∙3,04) = 26 м²

Q_пот^под =0,9×68,9×(62,4-15)×3,6=10581 кДж / ч

Q_пот^из.в. =0,9×26×(80-62,4)×3,6=1484 кДж / ч

4) Расход теплоты на нагрев конструкций камеры:

Q_огр=с_огр× G_огр ×t_Х, кДж

G_огр – масса ограждающих конструкций, кг

с_огр – теплоемкость материала установки, кДж/кг

t_ср=(80+15) / 2=47.5°С

Средняя конечная температура материала рассматриваемого слоя конструкции t_ki рассчитывается как среднее арифметическое значение температур на границе отдельных слоём. Температура на границе слоёв рассчитывается по формуле:

,°С

t₀ - температура окружающего воздуха, °С;

t_ср - температура среды в камере в процессе термообработки, °С, в

период подъёма температуры t_ср=(t₀+t_из.в.) / 2,°С

t_из.в. – температура изотермической выдержки

t₁ = 47.5 - [(47.5-15) / 1,08] × 1 / 60 = 47°С

t₂ = 47.5 - [(47.5-15) / 1,08] × (1/60+0,2) = 43.7°С

t₃ = 47.5 - [(47.5-15) / 1,08] × (1/60+0,2/1,86+0,1/0,11) = 15.9°С

G_бет = V×r = F× d ×r кг = (68,9+26)×0,2×2412 = 45779 кг

G_пеност = V×r = F× d ×r кг = 113,1×0,1×200 = 2262 кг

Q_огр=0,84×46402×(47,5-43,7) + 0,84×2262×(15,9-15)=149825 кДж/час

Статья баланса	Количество теплоты, кДж	Итого	%
Период ПТ	Период ИВ
Теплота на нагрев бетона				55,15
Теплота на нагрев форм				11,07
Потери теплоты ограждающими конструкциями установки				1,59
Расход теплоты на нагрев конструкций камеры				19,69
Потери теплоты с отработанным теплоносителем				12,50
Итого

Все расчеты сведем в таблицу:

8. Определение часовых расходов теплоты и теплоносителя по периодам тепловой обработки

1) Часовой расход теплоносителя:

g_r^I=SQ^I / (i_n-i_k), (кг/ч)

g_r^II=SQ^II / (i_n-i_k), (кг/ч)

где SQ^I, SQ^II,- суммарные часовые расходы теплоты с учетом коэффициента неучтенных потерь для зоны подъема температуры и зоны изотермической выдержки.

Энтальпия водяного пара

i_n=i’+rx=461,32+2230,5×0,92=2513,38 кДж / кг

i’ - энтальпия воды на линии насыщения, кДж/кг;

r - теплота фазового перехода, кДж/кг;

x - степень сухости водяного пара; (х = 0,92);

Энтальпия конденсата, уходящего из установки

i_к=с_к*t_к=4,19×75=314,25 кДж / кг

где

с_к- теплоемкость конденсата (для воды с_к=4,19), кДж/кг ºС;

t_к- температура конденсата. t_к = 80 – 5 = 75ºС

g_r^I= β(Q_б+ Q_ф/в+ Q_пот)/(i_n+ i_к)

g_r^I =1,1(527756) / (2513,38- 314,25)=240 кг/ч

g_r^II= β(Q_б+ Q_ф/в+ Q_пот)/(i_n+ i_к)

g_r^II=1,1(137884) / (2513,38-314,25)=62,7 кг/ч

Дата добавления: 2015-09-01