Расход тепла на аккумуляцию его ограждениями

Во время тепловлажностной обработки значительная часть тепла воспринимается ограждениями камеры. Значение аккумулированной теплоты в значительной степени зависит от вида материала ограждения. Ограждениями ямной камеры являются стены, пол и крышка. Так как материалы, из которых они изготовлены разные, то приходится рассчитывать расход тепла на аккумуляцию отдельно для стен, пола и крышки, а затем суммировать результаты.

Выбрав материалы ограждений камеры, найдем для каждого из них по "Теплофизическим характеристикам материалов" коэффициент теплопроводности l и коэффициент температуропроводности а. Для крышки решающим при определений аккумуляции является теплоизоляционный материал, поэтому металл крышки можно не принимать в расчет.

Заполним соответствующие строки табл. 4.

Расчет ведем отдельно для периода нагрева и периода изотермии.

Количество тепла аккумулированное каждым ограждением определяем по формуле:

- для периода нагрева

Q=7,2*l*F*(t₂-t₁)*[(t₁/(0,000314*a)]^0,5

Q₃₁=7,2*1,45*75,25*60*[(3/0,000314*25,84)]^0,5=907000

Q₃₂=7,2*1,56*26,25*60*[(3/0,000314*27,95)]^0,5=327000

Q₃₃=7,2*0,046*26,25*(80-20)*[(3/0,000314*22,4)]^0,5=10700

- для периода изотермии

Q=7,2*l*F*t₂*[(t₂/(0,000314*a)]^0,5

Q₂₁=7,2*1,45*75,25*80*[(5/0,000314*25,84)] ^0,5=1561000

Q₂₂=7,2*1,56*26,25*80*[(5/0,000314*27,95)] ^0,5=563000

Q₂₃=7,2*0,046*26,25*80*[(5/0,000314*22,4)] ^0,5=18500

где F – площадь соответствующего ограждения, м²

для стен F₁₁=2*H₃*(L₃+B₃)=2*3,5*(7+3,75)=75,25 м²

для пола и крышки F₁₂=F₁₃=L₃*B₃=7*3,75=26,25 м²

Таблица 4

Всего расход тепла на аккумуляцию его ограждениями камеры за весь период тепловлажностной обработки составляет:

Q₆=Q₃₁+Q₃₂+Q₃₃+Q₂₁+Q₂₂+Q₂₃

Q₆=907000+1561000+327000+563000+10700+18500=3387800 Дж/период

Расход тепла в окружающую среду ограждениями.

Потери тепла в окружающую среду рассчитываются отдельно для периода нагрева и периода изотермии, отдельно для стен, пола и крышки камеры, отдельно для наземной и подземной части. Потери тепла с 1 м² подземной части принимаем равными 1/3 потерь тепла наземной частью установки.

Коэффициенты теплоотдачи в установках тепловлажностной

обработки принимаем a₁=50...75 Вт/(м²* ⁰С) для внутреннего теплообмена и a₂=5...10 Вт/(м²* ⁰С) для внешнего теплообмена.

Предварительно подсчитываем коэффициенты теплопередачи:

- для наземных стен: k₁=1/(1/a₁+d₁/l₁+1/a₂)=1/(1/50+0,3/1,45+1/5)=2,4

- для подземных стен: k₂=1/((1/a₁+d₁/l₁+1/a₂)*3)=1/((1/50+0,3/1,45+1/5)*3)=0,8

- для пола: k₃=1/((1/a₁+d₂/l₂+1/a₂)*3)=1/((1/50+0,22/1,56+1/5)*3)=0,9

- для крышки: k₄=1/(1/a₁+d₃/l₃+d₄/l₄+1/a₂)=1/(1/50+0,18/0,046+1/5)=0,2

где d₁...d₃ толщина соответствующего ограждения, м;

d₄, l₄ соответственно толщина и коэффициент теплопроводности металла крышки.

Затем определяют площадь наземной и поземной частей камеры:

- площадь подземной части: F₂₁=F₁₁*H₄/H₃=75,25*0,5/3,5=10,75 м²

- площадь наземной части: F₂₂=F₁₁-F₂₁=75,25-10,75=64,5 м²

И только после этого, подставляя соответствующие значения в формулы для определения потерь тепла в период нагрева и в период изотермической выдержки, определяем по формулам:

- для периода нагрева: Q=3,6*t₁*(t₄-t₁)*F*k, Дж/пер;

- Q₄₁=3,6*3*(50-20)*75,25*2,4=48900

- Q₄₂=3,6*3*(50-20)*10,75*0,8=2720

- Q₄₃=3,6*3*(50-20)*26,25*0,9=7850

- Q₄₄=3,6*3*(50-20)*26,25*0,2=2060

-

- для периода изотермии: Q=3,6*t₂*(t₂-t₁)*F*k, Дж/пер.

- Q₅₁=3,6*5*(80-20)*75,25*2,4=163000

- Q₅₂=3,6*5*(80-20)*10,75*0,8=9070

- Q₅₃=3,6*5*(80-20)*26,25*0,9=26200

- Q₅₄=3,6*5*(80-20)*26,25*0,2=6860

Заполняем таблицу 5.

Таблица 5

Всего расход тепла через ограждения камеры за весь период тепловлажностной обработки составляет:

Q₇=Q₄₁+Q₄₂+Q₄₃+Q₄₄+Q₅₁+Q₅₂+Q₅₃+Q₅₄

Q₇=48900+2720+7850+2060+163000+9070+26200+6860=266900Дж/пер

Поиск по сайту: