Файл: Жуков Д.В. Основы теории и техника сушки теплоизоляционных изделий.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 160
Скачиваний: 1
Далее расчет идет по общепринятой методике, где определяются расходы тепла, рециркулирующих газов и т. д.
Расчет камеры для тепловой обработки минераловатных изделий
Как уже указывалось выше, температура теплоносителя, проду ваемого через минераловатный ковер, зависит от свойств связующих и обычно не превышает 200° С, поэтому основным параметром, опре деляющим время тепловой обработки изделий, а значит, и длину камеры, является скорость продувки теплоносителя через ковер. Для обеспечения короткого срока тепловой обработки эту величину задают и принимают максимально допустимой, что обусловливает необходимость продувки через ковер большого количества теплоно сителя. Влажность же изделии обычно не превышает 4—8%, что при значительных массах продуваемого через ковер теплоносителя определяет минимальный прирост его влагосодержаиия. По этой же причине перепад температуры теплоносителя в ковре ограничен, по этому камеры работают с многократной циркуляцией теплоносите ля в рабочем пространстве.
Учитывая своеобразие тепловой схемы таких камер, применять для их теплового расчета широко распространенный графический ме тод при помощи I—d-дпаграммы не представляется возможным. В связи с этим нами разработана методика аналитического расчета камеры, которая описана ниже на примере расчета камеры конст рукции киевского института Гнпростроммашина.
Исходные данные. Вид изделий— минераловатные плиты из цент
робежно-валковой |
ваты объемным весом 200 кг/м1 и толщиной Н = |
|
= 50 мм на синтетическом связующем |
(феиолоспнрты) в количестве |
|
6% при начальной |
влажности ковра |
Ш| = 8% и конечной ш2=0% . |
Производительность |
камеры |
С? = 1900 |
кг/ч. Параметры режима: |
||
температура теплоносителя, |
подаваемого |
в камеру, <, = |
180, уходя |
||
щего из камеры /2=140°С , |
продолжительность тепловой |
обработки |
|||
т = 2 0 мин, расчетная |
скорость |
продувки |
теплоносителя, |
отнесенная |
|
к продольному сечению камеры, и= 0,9 |
м/сек, гидравлическое со |
||||
противление ковра Д р = 60 |
ммвод.ст., скорость движения лент кон |
||||
вейера Ук=1,5 м/мин, температура воздуха в цехе <0= 15°С при
Ф о = 6 0 % . |
|
проекту, В = 2,1 м, |
Размеры камеры. Ширина камеры, согласно |
||
тогда длина камеры определяется из соотношения |
||
От |
1900-20 |
30 м |
L = -------------- |
---------------------- = |
|
уВН-60 |
200-2,1 0,05-60 |
|
Потери тепла в камере. Потери тепла рассчитываем на 1 кг испа ренной влаги. Количество испаренной влаги
и. — w |
8— 0 |
117 = 0 . . . |
= 1900—— - 1Й кг/ч. |
100 |
100 |
Потеря тепла на нагревание сухих изделий
„ |
— |
*- |
ккал, |
Qi — О см ■ 117 |
|
||
где См— теплоемкость изделии; См=0,2 к к а л / к г ^ г р а д ;
|
1900-0,2 (180— 15) |
415 ккал. |
|
||
|
Ях= |
152 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потеря тепла на подогрев связующего |
|
|
||
|
<72= |
S e a Сс (^ l |
tp) |
ккал, |
|
|
|
W |
|
|
|
где g св — количество синтетических связующих в кг |
(в данном слу |
||||
чае |
114 кг); с0 — теплоемкость связующих; с0 — 0,3 |
ккал/кг-град; |
|||
|
114-0,3 (180— 15) |
36,8 ккал. |
|
||
|
Яа = |
152 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
для |
Потерю тепла на нагрев транспортных устройств подсчитываем |
||||
конструкции конвейера |
с вынесенной наружу обратной ветвью: |
||||
|
<7з = |
St с т (^1 |
*о) |
|
|
|
------- ^ ------- ккал |
|
|||
где gT— вес транспортных устройств, проходящих через камеру, подсчитываем исходя из следующих данных: вес 1 пог. м конвей ерной лепты 30 кг; скорость ленты 1,5 м/мин; за 1 ч камера пропу скает 7=1,5-60 = 90 м; через камеру проходят две ленты конвейера, следовательно,
|
gT = 2-90-30 = |
5400 кг. |
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
Яз — |
5400-0,11 (180 — 30) |
|
|
||
152 |
|
= 585 ккал. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потеря тепла в окружающую среду |
|
|
|||
|
Fk Д7СР |
|
|
||
|
|
~ —- ккал, |
|
|
|
где F — поверхность |
охлаждения |
камеры; согласно проекту, |
F - . |
||
= 2,5-30-2+2,4-30-2+2,5-2,4-2=306 |
Л12; k — коэффициент |
теплопе |
|||
редачи конструкции ограждений камеры в ккал)м2-ч-град; |
|
|
|||
|
|
1 |
|
|
|
|
ах |
X |
а2 |
|
|
здесь б — толщина утеплителя в |
ограждениях камеры; 6 = |
0,15 м; |
|||
X— коэффициент теплопроводности |
конструкции ограждений; |
Х = |
|||
=0,1 ккал/м-ч-град; |
а и а2— коэффициенты теплообмена наружной |
||||
и внутренней поверхности ограждений камеры.
Для определения cii используем критериальные зависимости для
вынужденной конвекции вида N u=f(R e); |
|
|
а -Л |
Nu X |
vl |
Nu = - р - ; |
a i = |
Re = — . |
X |
v |
|
223
За определяющую температуру принимаем среднюю температуру теплоносителя в камере:
h - \ - h |
180 + 140 |
160° С; |
|
t , = |
~ = |
-------- 1-------- = |
|
1 |
2 |
2 |
|
за определяющий размер — внутреннюю |
ширину камеры 1= В = |
||
= 2,1 м. Определяющую |
скорость принимаем равной 4 м/сек (ско |
||
рость входа теплоносителя в камеру составляет 15—20 м/сек с рас ширением потока теплоносителя, проходом его через ковер и по степенным падением скорости поперек камеры до 0,1—0,3 м/сек).
Тогда при v = 30,6-10_c м2/сек и Л=2,46-10~2 ккал/м-ч-град
|
|
4-2 1 |
|
|
Re = --------1------= 275 000; |
|
|
30,6 -10- 6 |
при R e> 16 000 |
|
|
|
Nu = |
0,032 Re0'8 = 0,032-275ООО0'8 = 716; |
|
а! = |
716-2,46-10—2 |
- |
--------------------- = 8,4 ккал/м2-ч-град |
|
|
2,1 |
|
и с учетом коэффициента турбулизацин е = 1,3
ах — 8,4-1,3 = 10,9 ккал/м2-ч-град.
а 2 рассчитываем для условий естественной конвекции а.к н луче испускания стенкой камеры в окружающую среду а л
а2= ак + ал•
Для определения ак используем соотношение
Nu = f (GrPr),
где
gB3 ^СЛ tp
v2 ' 273 + /„
Температуру наружной поверхности ограждении камеры прини маем равной /с= 60°С. Температура пограничного слоя составит:
|
|
_ |
*с |
6 0 + 1 5 |
37° С. |
|
|
2 |
|||
|
|
_ |
2 |
|
|
Тогда |
v = 17,1 • 10~° |
м2/сек, Я =2,2510_2 ккал/м-ч-град, Рг=0,722. |
|||
За определяющий размер принимаем наружную высоту камеры |
|||||
Н = 2 ,5 |
м. При этом |
|
|
|
|
|
„ |
9,81-2,53 |
60 — 15 |
||
|
G r = |
—------------------- ------------- = 82 -10°. |
|||
|
- (17.1-Ю—®)я |
2 7 3 + |
10 |
||
|
GrPr = 82-10°-0,722 = |
59,2-10». |
|||
Для вихревого режима |
3 ■ |
з _______ |
|||
|
|
|
|||
|
Nu = 0,135У GrPr = |
0,135 | / |
59,2-10° = 528; |
||
224
528-2,25-10—2 |
, |
ккал/м2-ч-град\ |
|
а к = -------- — -------- = |
4,75 |
||
2,5 |
|
|
|
sC„ |
Т с у |
/ Г о |
|
100' |
(— ) |
||
|
\ 100' |
||
|
«л = ' |
г с- г п |
(152) |
|||
|
|
|
|
|||
где е — степень черноты; е = 0,96; |
С0 — коэффициент лучеиспускания |
|||||
абсолютно черного тела; С0=4,96 ккал/м2-ч-°К.; |
||||||
7 |
273 + |
60 \ 4 / |
273 + 15 |
_ |
||
0,96-4,96 |
100 |
1 ~ I |
100 / J |
|||
ал — |
6 0 — 15 |
--------------- = 6 ,3 ккал/м2-ч-град. |
||||
|
|
|
|
|||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
а 2 = |
4,75 + |
6,3 : |
,05 ккал/м2-ч-град. |
|||
Таким образом, |
1 |
|
|
|
|
|
k — |
|
|
- = |
0,595 ккал/м2-ч-град. |
||
0,15 |
|
1 |
||||
1 |
|
|
|
|
||
10,9 + 0,1 |
+ |
11,05 |
|
|
|
|
При Д/| = 180—15= 165° С и Д/2= |
140—15= 125° С |
|||||
Д/с р |
Д/х + |
Д/2 |
1 6 5 + 125 = |
145° С. |
||
Подставляя полученные значения в формулу, определяющую по |
||||||
тери тепла в окружающую среду, получим |
|
|||||
|
306-0,595-145 |
172 ккал. |
||||
|
q i ~ |
|
152 |
|
||
|
|
|
|
|
||
Итого потерь |
|
|
|
|
|
|
q = 9l + q2 + q3 + |
^ = 415 + |
36,8+585+ 172 =1208,8 ккал/кг влаги. |
||||
Неучтенные потерн принимаем 15%■ Тогда
2 q = 1,15 q = 1,15-1208,8 = 1390 ккал/кг влаги.
Расходы теплоносителя и тепла. По заданию камера имеет пять зон. Однако известно, что качество изделии на синтетическом связу ющем повышается (эластичность и прочность склеивания связующего с волокнами), если изделия после тепловой обработки медленно охлаждать. Поэтому целесообразно иметь в камере четыре рабочие зоны и одну зону для медленного охлаждения. Общая длина камеры 30 м, каждая зона имеет длину 6 м. Следовательно, рабочая длина камеры 24 м. Площадь ковра FK—24-2,1 =50,5 м2. При -скорости продувки теплоносителя через ковер о= 0,9 м/сек .(опытные данные) количество циркулирующего теплоносителя
Fu = FK v 3600 = 50,5-0,9-3600= 164 000 м3/ч.
Обычно влагосодержание отработанного в камере теплоноси теля rf2= 5 0 г/кг. При таком влагосодержании и температуре 180° С
225
относительная |
влажность теплоносителя равна 7,5% (см. / —d- |
днаграмму). |
При этих условиях Vo= 1,43 мъ/кг. Следовательно, |
количество циркулирующего |
в камере теплоносителя по весу будет: |
||||||
|
|
Уц |
164 000 |
|
|
||
|
|
Lц — v0 |
|
1,43 |
114 000 кг/ч. |
||
Прирост |
влагосодержаиия |
теплоносителя в |
камере составит |
||||
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
— |
d i — |
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
Iч |
W |
114 000 |
= |
750 кг/кг испаренной |
влаги. |
||
152 |
|||||||
|
|
|
|
|
|||
Тогда |
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
■d, = |
1,33 г/кг, |
|
|||
|
|
----- = |
|
||||
|
|
1 |
|
750 |
|
|
|
Влагосодержанне циркулирующего теплоносителя при входе в камеру (влагосодержанне смеси рециркулируемых и топочных га зов, смешанных с воздухом)
|
|
|
dj = |
50■— 1,33 = |
48,67 г/кг. |
|
|
|||
|
Энтальпия уходящего теплоносителя |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
50 |
= |
66,68 ккал/кг. |
|
|
|
/о = 0,24-140 н- (595 + 0,47-140) — |
|
||||||||
ды, |
Влагосодержанне воздуха, поступающего |
из |
окружающей |
сре |
||||||
|
|
|
|
|
ФРн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dn= |
622 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
’ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
В — фр„ |
|
|
|
||
где |
ф= 60%; |
рн — давление |
насыщения; |
при |
/о=15°С |
ри = |
||||
= 12,79 мм рт. ст. Тогда |
10,2-12,79 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
dB= 622 — — |
—,о |
= 6,5 г/кг. |
|
|||||
|
|
|
|
7 4 5 -0 ,6 -1 2 ,7 9 |
|
|
|
|
||
|
Энтальпия этого воздуха равна: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
/ 0 = |
0,24 i0+ |
(595 + |
0,47 t0) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
6,5 |
7,5 к к а л / к г . |
|
||
|
0,24-15 (595 + 0,47-15) ^ = |
|
||||||||
при |
Влагосодержанне газов, выходящих из топки, согласно рис. 108, |
|||||||||
/т = Ю00°С и |
сжигании |
газообразного |
топлива cfT = 68 |
г / к г . |
||||||
|
Энтальпия газов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ т = |
0,24 tT+ |
(595 + |
0,47 (т) — |
= |
|
|||
|
|
т |
■ |
т I |
\ |
|
т/ |
шоо |
|
|
68
= 0,24-1000+ (595 + 0,47-1000) — = 3 1 2 ,3 ккал/кг.
226