Расчёт термокамеры

По заданным значениям  температуры окружающей среды t₀=9˚C и относительной влажности φ₀=72%, на диаграмме определили положение точки A, характеризующей состояние свежего воздуха перед поступлением в калорифер. Процесс нагревания свежего воздуха в калорифере изображается линией d=const.

Далее определяем положение точки B.

Так как задана температура t₁, до которой необходимо нагреть воздух, то точка B соответствует состоянию воздуха на выходе из калорифера, находится на пересечении линии d₀= const и t₁=const. При теоретическом сушильном процессе, когда энтальпия воздуха постоянна(I₂=I₁), процесс, протекающий в сушильной камере, изображается линией I=const. Точка С, характеризующая состояние воздуха на выходе из сушильной камеры, находятся на пересечении линии I=const и t₂=const; t₂=85˚С, соответствующей заданному значению конечной температуры воздуха. /18/

Процесс, протекающий  в теоретической сушильной установке, изображается ломаной линией ABC (Приложение А).

 

Запишем уравнение рабочей  линии (20):

(20)

или

Зададимся произвольным значением x, пусть x=0,01 кг/кг с.в. (I≈114,42 кДж/кг), тогда

x_{2 реальное}=0,0101 кг/кг с.в.

 

3.2.3 Расчёт расхода  воздуха в сушильной установке

 

В процессе сушки влага  из поступившего в сушильную камеру материала испаряется и уносится сушильным агентом (воздухом). Расход абсолютно сухого воздуха L, кг/с в сушильной установке (21):

	(21)

Удельный расход абсолютно  сухого воздуха l, кг возд/кг влаги, т.е. количество воздуха, затраченное на испарение 1 кг влаги рассчитывают по формуле (22):

	(22)

Средняя температура  воздуха в сушилке t_ср ,⁰С, определяется по формуле (23):

	(23)

Среднее влагосодержание  воздуха в сушилке x_ср ,кг/кг, определяется по формуле (24):

	(24)

Средняя плотность водяных  паров  ρ_ср, кг/м³, определяется по формуле (25):

	(25)

Средняя плотность воздуха  ρ_ср, кг/м³, определяется по формуле (26):

	(26)

Расход тепла на нагревание воздуха в калорифере Q, кДж/ч, рассчитывают по формуле (27):

	(27)

Объёмный расход влажного воздуха (на входе в калорифер) V, м³/с, определяется по формуле (28):

,						(28)
где				–удельный объём влажного воздуха, приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха, м3/кг;
где		Rв	–универсальная газовая  постоянная; Rв=287 Дж/(кг*К)
		Твозд	–абсолютная температура  воздуха, К.
В=99100 Па

Подставляя значения получаем:

Тогда объёмный расход влажного воздуха составит:

Объёмный расход влажного воздуха (на входе в сушилку) V, м³/с, определяется аналогично по формуле (28).

Примем P_н=1,033*9,81*10⁴=101337,3 Па /9/

              φ=2,2% (при 100˚С)

Тогда объёмный расход влажного воздуха составит:

Объёмный расход влажного воздуха (на выходе из сушилки) V, м³/с, определяется аналогично по формуле (28).

Примем P_н=0,590*9,81*10⁴=57879 Па /9/

               φ=3,9% (при 85˚С)

Тогда объёмный расход влажного воздуха составит:

 

 

3.3 Конструктивный расчёт  проектируемого аппарата

 

Сушильная камера термокамеры  представляет собой удлинённую камеру (туннель), в которой в продольном направлении перемещаются рамы с продукцией (рулеты из свинины). Высушиваемый материал помещают на рамы с помощью палок. Загружают и выгружают продукцию через определённые промежутки времени. Таким образом, перемещение рам осуществляется периодически, а горячий воздух подаётся непрерывно. Направление движения воздуха примем прямоточное.

Зная, что один рулет  из свинины весит в среднем 830 грамм или 0,83 кг /12/ и производительность по исходному продукту 800 кг/ч, простым  делением определяем, что количество рулетов в термокамере составит 964 батона (800/0,83=964 шт).

Приняв ширину 1 батона рулета 8 см (0,08 м) и длину – 25 см (0,25м) рассчитаем габаритные размеры одной рамы (рисунок 17) с учётом расстояния между рулетами на палки (принимаем 3 см), расстояние от стенки рамы – 5 см, расстояние между палками, на которых висят рулеты – 5 см, расстояние от верхней границы рамы – 5 см, расстояние до нижней границы – 5 см, а также длина колёс – 10 см.

 

 

Рисунок 17 – Рама для  термокамеры

 

Ширину рамы b, м, рассчитаем по формуле (29):

b=0,08*8 +0,03*7+0,05*2=0,95 (м)

(29)

Будем считать, что рама квадратная, тогда высота рамы h, м, будет составлять

h=0,25*4+0,05*5+0,10=1,35 (м)

(30)

На одной палке будет  помещаться 8 батонов рулетов, а на одной раме три полки, тогда на трёх полках разместится 192 рулета (3*8*8=192), а масса одной рамы составит 159, 36 кг (192*0,83=159,36 кг). Зная производительность камеры определяем, что в камере помещается 5 рам (5*159,36=796,8 кг).

Определив вместимость  камеры и рассчитав вместимость  одной рамы вычисляем габаритные размеры термокамеры.

Длина термокамеры определяется по формуле (31):

,					(31)
где			–длина рамы, м;
k	–количество рам, шт;
	–расстояние между рамами, м; =20 см=0,2 м;
	–расстояние между рамами и стенами установки, м; =0,5* =0,475 м.

Подставляя данные в  формулу (31) получаем:

Высота термокамеры h, м, определяется по формуле (32):

,			(32)
где		–высота рамы, м;

Подставляя данные в  формулу (32) получаем:

Ширина термокамеры b, м, определяется по формуле (33):

,			(33)
где		–ширина рамы, м;

Подставляя данные в  формулу (33) получаем:

 

 

4 Технические расчёты комплектующего  оборудования

 

4.1 Тепловой расчёт  комплектующего оборудования

 

4.1.1 Расчёт и подбор  калорифера

 

При помощи калориферов  происходит нагревание приточного воздуха  в системе вентиляции и сушильных установках. Калорифер устанавливается в вентиляционной системе, как в качестве отдельного модуля, так и в составе моноблочных вентиляционных установок. Калорифер представляет собой устройство для теплообмена, в котором источник тепла нагревает проходящий через калорифер поток воздуха посредством его соприкосновения с нагревающими элементами калорифера.

Стальные спирально-навивные калориферы КФБО по сравнению с пластинчатыми  калориферами типа КФС и КФБ имеют  более высокие теплотехнические показатели.

По таблице 7 принимаем  к установке калорифер КФБО – 11 для которого:

1. Площадь поверхности нагрева F_к =71,06 м²
2. Площадь живого сечения по воздуху f_к=0,475 м²

 

Таблица 7 – Технические  данные калориферов марки КФБО

 

Модель и номер калорифера	Площадь поверхности  нагрева, м2	Площадь живого сечения, м2		Масса с оцинковкой, кг
		по воздуху	по теплоносителю
КФБО-2	13,02	0,0913	0,0081	62,5
КФБО-3	16,28	0,112	0,01	77,8
КФБО-4	20,68	0,143	0,011	94,5
КФБО-5	26,88	0,182	0,0132	121
КФБО-6	32,55	0,222	0,0132	142
КФБО-7	40,06	0,271	0,0163	152,2
КФБО-8	47,04	0,318	0,0163	174,8
КФБО-9	55,86	0,375	0,0193	206,5
КФБО-10	64,29	0,431	0,0193	230,2
КФБО-11	71,06	0,475	0,0213	258

 

Площадь поверхности  теплопередачи F, м², рассчитывается по формуле (34):

,								(34)
где		Q			–расчётное количество теплоты, необходимое для подогрева  воздуха, кВт; Q.=2404,4 кВт;
k			–коэффициент теплопередачи  от греющего теплоносителя к воздуху, Вт/(м2*К);
			к=10*( υк ρ)0,68
υк ρ			–массовая скорость воздуха  в живом сечении калорифера, кг/(м2*с) Принимаем υк ρ=12 кг/(м2*с) /18, с.112/
			к=10*( 12)0,68=54,18 Вт/(м2*К)
Δtср			–средняя разность температур греющего теплоносителя и воздуха, ˚С.
			, ˚С                                                                       (35)
где	Δt’			–большая разность температур между  температурами греющего пара и воздуха, ˚С;
Δt’’						–меньшая разность температур между температурами греющего пара и воздуха, ˚С;