Расчет полезной мощности для ЭТУ

Периодического и непрерывного действия

 

Расчет для установок периодического действия производится с учетом времени, за которое необходимо произвести нагрев и теплоемкости материала. При этом определяется полезная мощность, которую необходимо затратить. Полная мощность рассчитывается затем с учетом КПД установки.

 

А) При нагреве материалов:

 

Фпол = Вт.

 

Б) При испарении материалов

 

Фпол = Вт.

 

Где:

q_и – удельная теплота испарения.

 

В) Нагрев и испарение смеси материалов

 

Фпол = - нагрев смеси

 

Фпол = - испарение смеси

 

Г) При плавлении материалов

Фпол =

В указанных формулах:

 

m – масса, кг

с – удельная теплоемкость материала, кДж/кг*К

m_i – масса для i – того компонента смеси, кг

- конечная и начальная температура, К или °С

- температура испарения, плавления, К или °С

- удельная теплота испарения и плавления материалов соответственно;

t – время, с.

Расчет мощности ЭТУ непрерывного действия

 

Расчет производят по изменению энтальпии нагреваемого материала:

 

Фпол = Вт

где:

m_t – производительность установки по массе кг/с

h₂, h₁- конечное и начальное, соответственно, теплосодержание (энтальпия) материала Дж/кг

 

Если в процессе нагрева удельная теплоемкость изменяется мало, то как и в случае ЭТУ прерывистого действия расчет ведут не по изменению энтальпии, а по изменению температуры материала от tнач до tкон.

 

Например при нагреве

Фпол = , Вт

При испарении (паровой котел)

Фпол = Вт

При плавлении

Фпол = Вт

Температурные режимы некоторых С/Х тепловых процессов

 

Нагрев воды:

Для отопления – 70 –95

Для мойки молочного оборудования – 55 – 65

Для поения животных –12 –15

Для полива растений – 20 – 25

Для пастеризации молока – 65 длительная

71 – кратковременная

85 – высокотемпературная

Отопление:

 

Животноводческих помещений – 8 – 20

Птицеводческих помещений – 16 – 35

Теплиц и парников – 20 – 30

 

Подогрев воздуха для интенсивного вентилирования С/Х продукции – 10 – 35

 

 

Обогрев полов животноводческих и птицеводческих помещений –14 – 36

 

Обогрев почвы парников и теплиц –18 – 25

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 2

Расчет тепловых потерь

1) Тепловая энергия, расходуемая на нагрев конструкции ЭТУ (Фк) определяется:

Фк= Вт

2) Потери в окружающую среду. В общем случае они связаны с тремя способами передачи теплоты:

1. конвекцией;

2. теплопроводностью;

3. излучением.

Для многих практических задач при поток мощности определяется следующим образом:

Фо =

 

Rвн=

 

Rнар=

 

Используя приведенные формулы можно определить теплопотери помещений, печей, с плоскими поверхностями и т.п.

 

Коэффициент конвективной теплоотдачи a на границе стенка – воздух находится в пределах a= 4 - 15 для диапазона температур тепловых С/Х процессов.

 

Для определения a предложено большое число формул, базирующихся на экспериментальных данных.

 

Например:

1. Для вертикальных стенок и труб a= 3,26· ,

2. Для горизонтальных поверхностей, обращенных теплоотдающей поверхностью вверх a= 2,55· ,

3. Для горизонтальных поверхностей, обращенных теплоотдающей поверхностью вниз a= 1,63· , ;

4. Для принудительной конвекции a зависит главным образом от скорости движения среды.

При принудительном движении воздуха вдоль стенки скорости

W> 5 м/с

a=7,12

 

Потери энергии в электрических элементах ЭТУ составляют от 3-х до 8 % номинальной мощности.

В высокочастотных установках индукционного и диэлектрического нагрева эти потери могут достигать 25 – 50 %