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 котла определяется выражением:

(2.1.23.).

где — тепло, расходуемое на нагревание металлических конструкций котла, кДж;

— тепло, расходуемое на нагревание изоляции котла, кДж;

— тепло, расходуемое на нагревание воды в парогенераторе и парообразование в пароводяной рубашке, кДж.

(2.1.24.).

где G_mi — масса i-го элемента металлической конструкции (крышка, внутренний котел и т. п.), кг.

Для каждого элемента вес рассчитывается по формуле.

(2.1.25.).

где V_i - объем элемента i-ой конструкции, м³;

_i — плотность материала элемента конструкции, кг/м³;

c_mi — удельная теплоемкость материала конструкции, кДж/ (кг⁰С).

T_mi — средняя конечная температура нагрева металлоконструкции котла, ⁰С.

t₀ — начальная температура металлоконструкции котла, ⁰С.

Конечную температуру по элементам конструкции можно принять:

внутренняя поверхность варочной емкости — 100 ^оС;

внешняя поверхность пароводяной рубашки — 110 ^оС;

крышка котла — 85−90 ^оС;

наружная обечайка (кожух) — 55−60 ^оС;

(2.1.26.).

где.

G_и — вес изоляционной конструкции котла, кг;

— толщина изоляционного слоя, м, определяется по формуле.

(2.1.27.).

где _и — коэффициент теплопроводности изоляционного материала в зависимости от средней температуры изоляции;

q =бґ₀ (t_{н. с}-t₀), Вт/м², — удельные тепловые потери поверхности изолированного котла;

Вт/м^{2 о}С — коэффициент теплоотдачи от вертикальной стенки ограждения к окружающему воздуху;

с_и — теплоемкость изоляции, кДж/ (кг⁰С).

t_и — средняя температура нагрева изоляции, ⁰С.

t_и =, (2.1.28.).

где t_вн — температура частей изоляции, касающихся наружного котла, ⁰С;

t_кож — температура частей изоляции, касающихся кожуха,⁰С.

t₀ — начальная температура изоляции, равная температуре окружающей среды, ⁰С.

t_огр — температура ограждения (обечайки), ^оС.

(2.1.29).

где W_пг — вес воды, заливаемой в парогенератор котла, кг; 10 кг;

с_в — теплоемкость воды, кДж/ (кг^оС); С_в = 4,19 кДж/кг^оС;

t_пг — температура кипения воды, ^оС, зависящая от давления в пароводяной рубашке котла (см. прил.1);

t₀ — начальная температура воды, ^оС;

G_п — вес пароводяной смеси, кг:

G_п = V_прп, (2.1.30).

V_пр — объем пароводяной рубашки котла, м³:

V_пр = Н/4 (D²-d²), (2.1.31).

где D — диаметр наружного котла, м;

d — диаметр внутреннего котла, м;

Н — высота пароводяной рубашки (от края уровня), м;

_п — плотность пароводяной смеси, кг/м³:

_п = 1/V, (2.1.32).

V — удельный объем сухого насыщенного пара, м³/кг, приведен в прил.1.

= 0,5 024 · 7800 = 3,91 872кг

V_кр = · 0,001 м = 3,14 · 0,4² · 0,001 = 0,5 024 м³

С_кр = 0,462к Дж/кг^.0С

t_кр = 90 °C; t₀ =20°С

=126,126 кДж.

=0,342 · 7800 = 26,676 кг.

V_об = F_общ · 0,001 м = 3,42· 0,001=0,342 м³

F_{общ =} F₁+F₂+F₃= ((0,8· 0,9) — F_кр+ (0,8· 0,9) · 2+ (0,9· 0,9) · 2) = 0,36+1,44+1,62=

=3,42 м²

=492,97 кДж.

=0,414 · 7800 = 32,292 кг.

V_{нар. кот}= F_общ · 0,001м= 0,414 м³

F_{общ =} F_{дна котла}+F_{нар. кот} =1,13 + 3,01 = 4,14 м²

F_{дна котла} = = 3,14· (0,6) ² = 1,13 м²

F_{нар. кот} =2 · 0,8 =3,01 м²

=1342,7 кДж.

=0,175 · 7800 = 13,7кг

V_{вн. котла} =Fобщ · 0,001м= 1,7684 · 0,001= 0,175 м³

F_{общ =} F_{дна котла}+F_{вн. кот} = 0,5024+ 1,256 =1,7584 м²

F_{дна котла} = = 3,14· (0,4) ² = 0,5024 м²

F_{нар. кот} =2 · 0,5=1,256 м²

=506,352 кДж.

W_пг = 10 кг;

С_в = 4,19 кДж/кг°С;

t_пг = 75,89+85,95/2 =80,92°С;

t₀= 20 °C;

= 0,0314 м² · 0,297кг/м³= 0,93 258 кг

V_пр = Н/4 (D²-d²) =0,2 · 3,14/4 · (0,6² — 0,4²) =0,0314 м²

H= 0,8 — 0,5 — 0,1 = 0,2 м;

D²=0,6²= 0,36; d² = 0,4² =0,16;

_п = 1/V= 1/3,3639= 0,297 кг/м³

V=3,9949+2,7329/2= 3,3639 м^3;

r=2319,2+ 2293,7/2 =2306,42 кДж/кг.

=2574,05

Q₃= Q^кр +Q^об+ Q^{нар. кот} + Q^{внут. кот.} + Q^из+ Q ^пар=.

=126,126+492,97+1342,7+506,352+2574,05=5042, 198 кДж