126252 (690983), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

(8)

где - коэффициент теплоотдачи, Вт/м²ּ°С;

q – потери теплоты, Вт/м²;

t - температура внутренней поверхности изоляции, °С;

t - температура воздуха, °С.

Находим коэффициент теплопроводности мятой (гофрированной) альфоли:

(9)

(10)

Толщина изоляции определяется из формулы:

(11)

Диаметр защитного кожуха D , будет равен

(12)

Учитывая, что для удобства обслуживания общая высота котла не должна превышать Н м и принимая сферическую крышку м, определяем высоту постамента

(13)

3.1.2 Расчет теплового баланса котла

Тепловой баланс электрического котла рассчитывается для нестационарного и стационарного режимов работы.

Для нестационарного режима тепловой баланс выражается формулой:

(14)

Для стационарного режима тепловой баланс выражается формулой:

(15)

Как указано в таблице, полезная теплота при расчете пищеварочных котлов определяется из условия нагревания и кипячения воды.

Полезная теплота для нестационарного режима определяется по формуле

(16)

,

(17)

где - плотность воды.

Полезная теплота для стационарного режима определяется по формуле:

(18)

где r при атмосферном давлении,

(19)

Конечная температура воды равна температуре кипения воды при атмосферном давлении и составляет . Потери теплоты ограждениями котла в окружающую среду определяются для нестационарного и стационарного режимов работы по формулам (20) и (21) соответственно:

(20)

, (21)

где - соответственно коэффициент теплоотдачи, площадь и температура I-того элемента поверхности аппарата, Вт/(м² ּ°С), м², °С;

- время работы аппарата, с.

Поверхность стенок кожуха котла определяется как боковая поверхность цилиндра по выражению

(22)

Поверхность крышки и верхней горизонтальной поверхности котла определяется приблизительно как площадь круга

(23)

Начальная температура ограждений принимается равной температуре воздуха в помещении

Коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан соответственно для стационарного и нестационарного режимов, при этом средняя температура i-того элемента ограждения за период разогрева определяется как среднеарифметическая начальной и конечной :

;

;

По формулам (20) и (21) находим и :

где

где

Потери теплоты дном котла незначительны, и ими можно пренебречь. Потери на разогрев конструкции определяется по формуле (24), используя данные таблицы 4:

(24)

По формуле (24) определяем

Потери теплоты на разогрев постамента не учитываются из-за их незначительной величины.

3.1.3 Расчет минимальной поверхности нагрева варочного котла

Для определения минимальной поверхности нагрева варочного котла следует определить количество теплоты, которое должно быть передано через поверхность нагрева за время

Коэффициент теплоотдачи для случая передачи теплоты от паровоздушной смеси к воде приблизительно равен К = 2900 Вт/(м²ּ˚С).

Время разогрева

Среднеарифметическая разность температур определяется по формуле:

Количество теплоты, переданное через поверхность нагрева, равно

(25)

Необходимая площадь нагрева:

(26)

Фактическая поверхность нагрева:

(27)

т. е. больше необходимой.

Расход теплоты на нестационарный режим работы котла равен, см. формулу (14):

Расход теплоты на стационарный режим работы котла равен, см. формулу (15):

Коэффициент полезного действия котла при нестационарном режиме работы по формуле (25):

(28)

Удельные металлоемкость и расход теплоты, определяемые по формулам соответственно равны:

(29)

Мощность нагревательных элементов при нестационарном и стационарном режимах работы электрического котла соответственно составит, см. формулы (30) и (31):

(30)

(31)

Соотношение мощности электрического котла при нестационарном и стационарном режимах равно

Учитывая мощность тэнов, принимаем максимальную мощность кВт, а минимальную кВт. В этом случае время разогрева составит

(32)

Электрические пищеварочные котлы присоединяются к трехфазной сети, поэтому с точки зрения равномерной нагрузки фаз тэны целесообразно устанавливать в количестве, кратном трем.

Для рассчитываемого котла максимальную мощность Р целесообразно принять равной 28,1 кВт (при параллельно включенных трех тэнах по 6 кВт каждый), а минимальную Р — равной 3,7 кВт (два последовательно соединенных тэна, один тэн отключен). В этом случае соотношение мощности котла при нестационарном и стационарном режимах:

3.2 Расчет нагревательных элементов котла КПЭ-250С

3.2.1 Исходные данные для расчета нагревательных элементов

Для расчета ТЭНа необходимо иметь сведения о его мощности Р, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки и поверхности спирали W_n.

Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате и их количество определяем из технической характеристики аппарата.

Мощность ТЭНа Р, Вт, определяем из соотношения:

(33)

где ΣΡ - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

n - количество ТЭНов, шт.

Напряжение электрической сети U, В, определяем из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть.

Принимаем и .

Исходные данные сводим в таблицу (см. таблицу 5).

Таблица 5 - Исходные данные для расчета ТЭНа

3.2.2 Расчетная схема

Эскиз ТЭНа с указанием расчетных параметров показан на рисунке 6

1. Рисунок 6 – Схема к расчету ТЭНа

а - параметры трубки; б - параметры спирали.

3.2.3 Порядок расчета

Расчет ТЭНа выполняем в три этапа:

- определение размеров трубки;

- расчет размеров проволоки;

- нахождение размеров спирали.

Определяем длину активной части трубки ТЭНа l_a, м, по формуле

(34)

где D_Т – диаметр трубки ТЭНа. Диаметр трубки принимают в пределах D_Т = 0,006.. .0,016 м.

Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки , м, из соотношения

(35)

где γ – коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, γ=1,15.

Находим полную развернутую длину трубки после опрессовки L_Т, м, по формуле

(36)

где L_П - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м (=5см).

Находим сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения

(37)

а сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки R_О O_М, из выражения

(38)

где α_R - коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки, α_R = 1,3.

Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, ρ_t, Ом ◦м, по формуле:

=1,25◦10 Ом◦м, (39)

где р₂₀ - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20°С, Ом • м;

α - температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного

сопротивления проволоки при изменении температуры, град^-1;

t - рабочая температура проволоки, °С.

Определяем диаметр проволоки ТЭНа d, м, по формуле:

(40)

Находим длину проволоки ТЭНа l_пр, м, из выражения:

(41)

Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке W_ПФ, Вт/м^2:

(42)

W_ПФ не превышает предельно допустимых величин.

Вычисляем длину одного витка спирали l_в , м, по формуле

(43)

где 1,07 - коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее со стержня намотки;

d_С - диаметр стержня намотки, м, выбирают из конструктивных соображений =0,003... 0,006м.

Находим количество витков спирали n, шт., по формуле

(44)

Расстояние между витками спирали а, м, связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением

(45)

Для обеспечения хорошего отвода тепла от внутренней поверхности спирали соблюдено соотношением а > d_ПР

Определяем шаг спирали s, м

(46)

Вычисляем коэффициент шага Кш

(47)

и коэффициент намоток стержня

(48)

Определяем диаметр спирали ТЭНа d_СП, м, по формуле

(49)

Находим общую длину проволоки l_o, м, с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков:

(50)

Заключение

В настоящее время вопросам повышения эффективности производства и качества готовой продукции уделяется большое внимание.

Характеристики

Список файлов курсовой работы