По значению критерия Nu при стационарном режиме определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией
, (2.1.22.)
Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием aл определяется по формуле Стефана-Больцмана:
=
2. Потери через крышку
=900С; =0,5(900С+200С)=550С, тогда
а=2,71.10-3 м/с; v=18,97.10-4 м/с
l=0,0291 Вт/м. 0С =0,0291Дж/с.м. 0С =104,76Дж/ч.м. 0С
Pr=18,97.10-4 м/с/2,71.10-3 м/с=0,7
b = = 1/273+900С-200С=0,00292
Gr = =0,00292.9,8Н/кг.(0,7)3м /(18,97.10-4м/с)2.900С-200С=19.104
(Gr×Pr)= (19.104. 0,7)=13,3.104
Nu=0,54(13,3.104. 0,7)1/4=10,3
=10,3.104,76Дж/ч.м.0С/0,7м=1541,5Дж/м2ч.0С=1,5кДж/м2.ч.0С
С0=5,67Вт(м2.К4)=5,67Дж/с.м2К4=20412Дж/м.ч.К4
aл = =0,52.20412Дж/м.чК4/900С-200С.
( (900С+273/100)4-(200С+273/100)4)=15152,6Дж/м2ч.0С=15,2кДж/м2ч.0С
a0 = aк + aл=1541,5 Дж/м2ч.0С+15152,6Дж/м2ч.0С =16694,1Дж/м2ч.0С=16,7кДж/м2ч.0С
=16694,1Дж/м2ч.0С.0,7м.0,42м.(900С-200С).0,12ч=41227,75Дж=41,2кДж
1.Потери тепла через стены при нестационарном режиме
=600С+200С/2=400С
0,5 (400С+200С)=300С – это определяющая температура воздуха вблизи стен, по ней принимаем следующие величины:
а=2,29.10-3 м/с; v=16.10-4 м/с
l=0,0268 Вт/м.0С=0,0268Дж/см. 0С =96,48Дж/ч.м. 0С
Pr=16.10-4 м/с/2,29.10-3 м/с=0,69
b = = 1/273+400С-200С=0,0034
Gr = =0,0034.9,8Н/кг.(0,7)3м /(16.10-4м/с)2.400С-200С=8,9.104
(Gr×Pr)= (8,9.104. 0,69)=6,1.104
Nu=0,54(8,9.104. 0,69)1/4=8,5
=8,5.96,48Дж/ч.м.0С/0,7м=1171,5Дж/м2ч.0С=1,2кДж/м2.ч.0С
aл = =0,52.20412Дж/м.чК4/400С-200С.( (400С+273/100)4-(200С+273/100)4)=11823,6Дж/м2ч.0С=11,8кДж/м2ч.0С
a0 = aк + aл=1171,5 Дж/м2ч.0С+11823,6Дж/м2ч.0С =12995,1Дж/м2ч.0С=12,99кДж/м2ч.0С
Gr = =0,0034.9,8Н/кг.(0,42)3м /(16.10-4м/с)2.400С-200С=1,9.104
(Gr×Pr)= (1,9.104. 0,69)=1,3.104
Nu=0,54(1,9.104. 0,69)1/4=5,8
=5,8.96,48Дж/ч.м.0С/0,7м=1332,3Дж/м2ч.0С=1,3кДж/м2.ч.0С
a0 = aк + aл=1332,3 Дж/м2ч.0С+11823,6Дж/м2ч.0С =13155,9Дж/м2ч.0С=13,2кДж/м2ч.0С
=12995,1Дж/м2ч.0С.0,7м.0,2м.(400С-200С).0,25ч=9096,6Дж=9,1кДж
Одинаковых стен по площади 2, следовательно
9096,6Дж.2=18193,2Дж=18,2кДж
=13155,9Дж/м2ч.0С.0,42м.0,2м.(400С-200С).0,25ч=5525,5Дж=5,5кДж
5525,5Дж.2=11051Дж=11,1кДж
=18193,2Дж+11051Дж=29244,2Дж=29,2кДж
2.Потери тепла через стены при стационарном режиме
=600С; =0,5(600С+200С)=400С, тогда
а=2,43.10-3 м/с; v=16,96.10-4 м/с
l=0,0276 Вт/м. 0С =0,0276Дж/с.м. 0С =99,36Дж/ч.м. 0С
Pr=16,96.10-4 м/с/2,43.10-3 м/с=0,698
b = = 1/273+600С-200С=0,0032
Gr = =0,0032.9,8Н/кг.(0,7)3м /(16,96.10-4м/с)2.600С-200С=15.104
(Gr×Pr)= (15.104. 0,698)=11.104
Nu=0,54(15.104. 0,698)1/4=9,7
=9,7.99,36Дж/ч.м.0С/0,7м=1376,8Дж/м2ч.0С=1,4кДж/м2.ч.0С
aл = =0,52.20412Дж/м.чК4/600С-200С.
( (600С+273/100)4-(200С+273/100)4)=13072,3Дж/м2ч.0С=13,1кДж/м2ч.0С
a0 = aк + aл=13072,3Дж/м2ч.0С+1376,8Дж/м2ч.0С=14449,1 Дж/м2ч.0С=14,4 кДж/м2ч.0С
Gr = =0,0032.9,8Н/кг.(0,42)3м /(16,96.10-4м/с)2.600С-200С=3,2.104
(Gr×Pr)= (3,2.104. 0,698)=2,2.104
Nu=0,54(3,2.104. 0,698)1/4=6,6
=6,6.99,36Дж/ч.м.0С/0,42м=1561,4Дж/м2ч.0С=1,6кДж/м2.ч.0С
aл = =0,52.20412Дж/м.чК4/600С-200С.( (600С+273/100)4-(200С+273/100)4)=13072,3Дж/м2ч.0С=13,1кДж/м2ч.0С
a0 = aк + aл=13072,3Дж/м2ч.0С+1561,4Дж/м2ч.0С=14633,7 Дж/м2ч.0С=14,6 кДж/м2ч.0С
=14449,1Дж/м2ч.0С.0,7м.0,2м.(600С-200С).0,12ч=9709,8Дж=9,7кДж
9709,8Дж.2=19419,6Дж=19,4кДж
=14633,7Дж/м2ч.0С.0,42м.0,2м.(600С-200С).0,12ч=5900,31Дж=5,9кДж
5900,31Дж.2=11800,62Дж=11,8кДж
= 19419,6Дж+11800,62Дж=31220,22Дж=31,2кДж
2.1.3.Определение расхода тепла на разогрев конструкции
Для выполнения расчета расхода тепла на разогрев конструкции последней ведется только для нестационарного режима работы аппарата. Надо помнить, что расход тепла на разогрев конструкции макароноварки определяется выражением:
, (2.1.23.)
где - тепло, расходуемое на нагревание металлических конструкций макароноварки, кДж;
- тепло, расходуемое на нагревание изоляции макароноварки, кДж;
, (2.1.24.)
где Gmi – масса i-го элемента металлической конструкции (крышка,
перфорированная поверхность, внутренний котел и т.п.), кг.
Для каждого элемента вес рассчитывается по формуле
, (2.1.25.)
где Vi – объем элемента i-ой конструкции, м3;
ri – плотность материала элемента конструкции, кг/м3;
cmi – удельная теплоемкость материала конструкции, кДж/(кг×0С). Значение плотностей и удельных теплоемкостей отдельных материалов приведены в приложении В.
Tmi – средняя конечная температура нагрева металлоконструкции котла, 0С.
t0 – начальная температура металлоконструкции котла, 0С.
Конечную температуру по элементам конструкции можно принять:
- внутренняя поверхность варочной емкости – 1000С;
- крышка макароноварки – 850С;
- наружные стены – 55-600С;
, (2.1.26.)
где Gи – вес изоляционной конструкции макароноварки, кг;
– толщина изоляционного слоя, м, определяется по формуле
, (2.1.27.)
где lи – коэффициент теплопроводности изоляционного материала в зависимости от средней температуры изоляции;
q =α´0(tн.с-t0), Вт/м2, - удельные тепловые потери поверхности
изолированного котла;
си – теплоемкость изоляции, кДж/(кг×0С).
tи – средняя температура нагрева изоляции, 0С.
tи = , (2.1.28.)
где tвар.ем – температура частей изоляции, касающихся варочной
емкости, 0С;
tн.с – температура частей изоляции, касающихся наружных стен,0С
t0 – начальная температура изоляции, равная температуре окружающей среды, 0С.
1. Нагревание крышки
Сталь нержавеющая: r=7800кг/м3; с=462Дж/кг0С
=0,7м.0,42м.0,001м=0,000294м3. 7800кг/м3=2,3кг
2. Разогревание бака
V=0,2.0,5.2.0,002+0,2.0,25.2.0,002+0,5.0,25.0,002=0,00085м3
=0,00085м3. 7800кг/м3=6,63 кг
Q3 б=6,63 кг. 462Дж/кг0С(100-20)=245044,8Дж=245кДж
3. Нагревание перфорированной поверхности
S=0,25м.0,5м=0,125м2; отверстий в перфорированной поверхности составляет 20% от общей площади, тогда площадь всех отверстий равна:
S=0,125.0,2=0,025м2
Sодного отверстия =ПD2/4=3,14.(0,004)2/4=12,5.10-6м2
Nколичество отверстий =0,025м2/12,5.10-6м2=2000шт
V1=0,25м.0,5м.0,001м=0,000125м3
V2=12,5.10-6м2.0,001м.2000шт=0,000025м3
V=0,000125м3-0,000025м3=0,0001м3
=0,0001м3. 7800кг/м3=0,78 кг
Q3 п.п=0,78 кг. 462Дж/кг0С(100-20)=28828,8Дж=28,8кДж
= 69Дж+245кДж+28,8кДж=342,8кДж
4. Нагрев теплоизоляции
lи=0,059+0,00026.(90+50/2)=0,0772Вт/(м.0С)
q =α´0(tн.с-t0)=3,65 Вт/м2.ч.0С(500С-200С)=109,5Вт/м2
Страницы: 1, 2, 3, 4
