Особенности расчета электротепловых аппаратов

Тепловой баланс q_затр= Q₁ + Q₅ + Q₆, [кДж]

Все Q рассчитываются так же, как и для твердотопливного аппарата Мощность аппарата обычно рассчитывают для НЕСТАЦИОНАРНОГО РЕЖИМА!

п - количество ТЭНов.

Для опрокидывающихся котлов принимают 3 ТЭНа (соотношение 3:1); стационарные - 6 ТЭНов; в автоклавах - 3 ТЭНа (9:1).

Особенности расчета паровых аппаратов

Для определения массы пара, необходимого для проведения технологического процесса необходимо рассчитать баланс на весь период, т.е.

Q_затр + Q_затр+Q_общ

Количество пара D = , кг

X - степень сухости пара (измеряется в долях единиц) -это отношение массы сухого пара, находящегося во влажном к массе всего влажного пара.

Средний расход пара за 1 час: D_час = кг/час

 - время нестационарного режима;

 - время стационарного режима.

Рассчитываем диаметр конденсатоотводчика, т.е. диаметр отверстия клапана

[мм]

4 - коэффициент запаса (учитывает неравномерность расхода пара);

Р₁ - давление пара перед кондепсатоотводчиком (можно принять равным Р_пара)

Р₂ - давление пара за кондестатоотводчиком

Р₂  0,2Р₁

В зависимости от расчетного диаметра подбирается стандартный или сильфонный или поплавковый конденсатоотводчик. Конденсационные горшки пропускают воду, но не пропускают пар.

Эмпирические формулы для определения к

Для вертикального цилиндра (формула Коха)

[Вт/м^{2 о}С]

Формула Коха для цилиндрической поверхности при естественной конвекции, когда температура окружающей среды не больше 150^оС (кипятильник, котел).

с- коэффициент, зависящий от высоты цилиндра, при h_ц >0,6м  с =1

d- диаметр цилиндра (т.е. кожуха)

t^ср_пов - средняя температура поверхности цилиндра, ^оС

Для горизонтальной поверхности (формула Жуковского)

_к =3,42 [Вт/м^{2 о}С]

используется при условии 15^о< t_П - t₀< 90^о

Для вертикальной плиты

_к =А [Вт/м^{2 о}С]

А - коэффициент, зависящий от температуры пограничного слоя около поверхности ограждения (выбираем по таблицам).

tМ
А

 = _к + _л

Для определения _к проводят эксперимент, полученные данные обрабатывают при помощи теории подобия.

В результате получают.

1. критериальные уравнения, позволяющие определить _K,

2. эмпирические формулы, которые применимы для конкретных случаев.

Для определения _к пользуются критериями:

R e - Рейнольдса

Rr – Прандтля

Nu - Нуссельта критерии безразмерные

Gr - Грасгофа

При отдаче тепла при вынужденном движении воздуха для определения _к надо знать критерии Re, Rr. При свободном движении воздуха  определяется при помощи критериев Pr, Nu, Gr. На базе определяющих критериев находят критерий Nu, включающих значение _к.

Nu - характеризует теплоотдачу на границе стенки и теплоносителя (жидкость, воздух)

l - определяющий размер;

 - коэффициент теплопроводyости воздуха (определяется по таблице в зависимости от t_ср⁰, воздуха соприкасающегося с кожухом аппаратом)

_к - коэффициент теплоотдачи.

отсюда _k = ; т.е. нужно знать Nu.

Nu определяется по известным Gr и Rr и при свободной конвекции критериальное уравнение имеет вид:

Nu = с(Pr^.Gr)", где

с - коэффициент пропорциональности;

n - показатель степени в зависимости от произведения PrGr определяется по таблице.

Критерий Прандтля - Рr - это безразмерный параметр характеризует физические свойства среды теплоносителя (воздуха).

Рr зависит от физической природы, температуры, давления воздуха (в общем случае Рr  0,7).

Рr = / a

 - кинематическая вязкость [м²/сек]

а - коэффициент температуропроводности.

Критерий Грасгофа - критерий кинематического подобия для процессов отдачи при свободном движении воздуха. Gr — характеризует подъемную силу, интенсивность конвективных потоков, возникающих в следствии разности плотностей (при свободном движении).

 = 1/Т - коэффициент объемного расширения, [1/град];

g = 9,81 - ^М/сек² - ускорение силы тяжести;

t - разность температур (t_стенки - t_{воздуха}), [°С];

l - определяющий размер [м].