ПримЕр. Рассчитать расход теплоносителей для машины мчт-250:

Данные по зоне корпуса: мощность, расходуемая на эту зону (из примера по рсчету мощности – первое и третье слагаемые мощности привода) Z₁₊₃ = 84,852+24,761=109,613[кВт]; определяющий диаметр корпуса D_к=0,3 м; площадь корпуса F_К=1 м²; КПД двигателя η=0,8; площадь сечения канала трубопровода в зонах корпуса f=0,002м²; температура смеси на входе t₁=50С; температура смеси на выходе t₂=60С; температура окружающей среды t_ср=20⁰С; производительность червячной машины – 1063 кг/ч; удельная теплоемкость смеси С_м= 1,68 кДж / кгС;

Данные по зоне головки: площадь головки F_г=0,2 м²; температура смеси на выходе из головки 80С; мощность, расходуемая на зону головки (из примера по расчету мощности – второе слагаемое мощности привода) Z₂=0,273 кВт; определяющий диаметр головки d_г = 0,065 м.

РЕШЕНИЕ.

Зона корпуса:

Количество тепла, выделяемое за счет деформации материала:

Количество тепла, уносимое с резиновой смесью:

.

Количество тепла, отдаваемое в окружающую среду нагретой поверхностью корпуса:

Количество тепла, подаваемого в корпус:

.

Знак “–“, значит, тепло нужно отводить.

Расход охлаждающей воды:

Скорость подачи воды:

Зона головки:

Расчет ведем по аналогии.

Знак “+”, значит, тепло нужно подводить.

где – удельная теплота парообразования при давлении пара Р=0,12 МПа.

Литьевые машины:

Производится тепловой расчет цилиндра нагрева (пластикации) машины 14, 15.

Вулканизационное оборудование:

Тепловой расчет котла 4, 18, форматора-вулканизатора 8, 13, 18, 19, 23, вулканизаторов непрерывного действия 4, 6, 18,вулканизационных прессов 24

Форматоры-вулканизаторы

Расход теплоносителей при вулканизации покрышек в форматорах-вулканизаторах обуславливается не только количеством тепла, требующегося для обогрева покрышки, но и объемами внутренней полости покрышки и паровой камеры [18].

1. Расход пара на формование автопокрышки:

где n_Д - количество диафрагм в форматоре-вулканизаторе;

V – объем, заполняемый паром - равен объему диафрагмы (см. табл. ), м³;

ν – удельный вес пара при давлении, соответствующем давлению при формовании (берется из справочных данных), кг/м³;

n – число наполнений (для покрышек полудорновой сборки - 2-3; полуплоской – 4 -5);

k – коэффициент учитывающий начальный увеличенный объем диафрагмы, 1,2.

2. Расход греющего пара.

а) количество тепла для нагрева диафрагм и покрышек:

где n_Д – количество диафрагм;

G_д – вес диафрагмы (см. табл. ),кг;

t_в, t_ф – температуры вулканизации и формования из режима вулканизации, ºС;

с_р – удельная теплоемкость резины диафрагмы, для БК смоляной вулканизации - 1,672 кДж/кг ºС.

Расход пара:

где (i-g) – скрытая теплота конденсации насыщенного водяного пара, соответствующая давлению греющего пара (из справочных данных), кДж/кг;

V_г – объем заполняемый греющим паром, принимается равным объему диафрагмы, м³;

ν_г – удельный вес пара при давлении, соответствующем давлению греющего пара (справочная величина), кг/м³.

б) расход пара на обогрев камер, пресс-форм и покрышек с наружной стороны:

Количество тепла на обогрев камер:

где n_К – количество паровых камер;

G_к – вес паровой камеры (см. приложение табл. 5), кг;

с_к – удельная теплоемкость материала камеры, для стали 0,42 Кдж/кг ºС;

t_п, t_кн – температуры пара и начальная температура камеры, ºС.

Количество тепла для обогрева прессформ:

где n_ф – количество пресс-форм в форматоре вулканизаторе;

G_ф – вес пресс-форм, кг;

t_фн – начальная температура пресс-формы, ºС.

Количество тепла для нагрева автопокрышек:

где n_п – количество одновременно вулканизуемых покрышек в форматоре-вулканизаторе;

G_р – вес резины в покрышке, кг;

с_р – удельная теплоемкость резины, кДж/кг ºС;

G_т – вес текстиля в покрышке, кг;

с_т – удельная теплоемкость текстиля, кДж/кг ºС;

G_р – вес стальных элементов в покрышке, кг;

с_р – удельная теплоемкость стали, кДж/кг ºС;

t_н – начальная температура покрышки, ºС.

Величины G_р ,G_т и G_с – берутся из калькуляции на покрышку, теплоемкости выбираются по справочникам.

Потери в атмосферу:

где n_К – количество паровых камер в форматоре-вулканизаторе;

F₁, F₂ и F₃ – площади нижнего основания, боковой стенки и верхнего днища камеры (см. табл. 7), м²;

k₁, k₂ и k₃ – соответствующие коэффициенты теплоотдачи (см. табл. 7), кДж/м² ч ºС;

t_а – температура окружающей среды, ºС;

τ_ц – продолжительность прогрева, мин.

Расход пара:

где (i-g) – скрытая теплота конденсации насыщенного водяного пара, соответствующая давлению греющего пара (из справочных данных), кДж/кг;

V – объем заполняемый греющим паром, принимается равным объему паровой камеры, м³;

ν – удельный вес пара при давлении, соответствующем давлению греющего пара в паровой камере (справочная величина), кг/м³.

3. Расход охлаждающей воды.

Для охлаждения покрышек с наружной стороны через пресс-формы необходимо отобрать от пресс-форм то количество тепла, которое они приобрели во время вулканизации покрышек. С охлаждением форм охлаждаются и паровые камеры. Таким образом, то количество тепла, которое затрачено на нагрев пресс-форм и камер следует отобрать от них, пропуская через камеру охлаждающую воду. При этом покрышки охлаждаются до температуры 80 – 90˚С, но не до 20˚С, которые они имели до вулканизации. Для определения количества отбираемого тепла от пресс-форм и паровых камер можно воспользоваться уравнениями, по которым определялось количество тепла для обогрева. Количество тепла будет то же [18].

Количество тепла, которое следует отобрать от автопокрышки, чтобы охладить её:

где t_оп – температура до которой охлаждают покрышку, ºС.

Расход охлаждающей воды:

где с_р – удельная теплоемкость воды, кДж/кг ºС;

t_ок, t_он – конечная и начальная температуры охлаждающей воды, ºС.

Циркуляция холодной воды условно можно сравнить с циркуляцией перегретой, т.е. принять, что расход холодной воды в единицу времени будет равен расходу перегретой.

Таблица Вес форм и камер

Вулканизируемые покрышки		Вес пресс-формы , кг	Вес паровой камеры , кг
Размер	Вес 1 шт., кг
5,60-15	10,4	203	1930
6,70-15	14,0	232	1930
8,20-15	43,0	480	4950
8,00-20	50,0	688
8,25-20	51,0	760
12,00-20	79	1020	5430
15,00-20	140,0	1120
11,00-38	73	1490

Таблица Объемы и вес диафрагм форматоров-вулканизаторов

Тип Форматора-вулканизатора	Размер покрышки	Количество диафрагм	Вес диафрагмы 1шт., кг	Объем диафрагм, м3
				одной	общий
40”	5.60-15	2	8,2	0,0243	0,0486
	6.70-15		9,0	0,0348	0,0696
	8.20-15		9,7	0,055	0,110
55”	8.00-20		20,0	0,070	0,140
	8.25-20		23,0	0,074	0,148
	10.00-20		22	0,1037	0,207
75”	12.00-20	1	29,0	0,173	0,173
	15.00-20		35,0	0,288	0,288
	11.00-38		60,0	0,277	0,277

Таблица Характеристики паровых камер форматоров-вулканизаторов

Тип форматора-вулканизатора	К1,	К2,	К3,	F1, м2	F2, м2	F3, м2
40”	8,36	12,54	104,5	0,7	1,25	1,0
55”	8,36	12,54	104,5	1,55	2,2	1,92
75”	8.36	12,54	104,5	3,1	4,6	4,2

ПРИМЕР. Определить расход теплоносителей на вулканизацию покрышек 10.00-20 в форматоре-вулканизаторе 55" по следующей технологии: формование паром под давлением р_ф = 0,24 МПа, прогрев диафрагм под давлением р_г = 1,4 МПа, вулканизация перегретой водой под давлением р_п = 2 МПа, температура перегретой воды 180 ºС, охлаждение камеры в конце цикла до 80 ºС. Форматор-вулканизатор имеет две пресс-формы. Остальные данные из таблиц , спецификации на покрышку, калькуляции, режима вулканизации и паспорта на форматор-вулканизатор.

РЕШЕНИЕ.

1. Расход пара на формование автопокрышки:

2. Расход греющего пара.

а) количество тепла для нагрева диафрагм и покрышек:

Расход пара:

б) расход пара на обогрев камер, пресс-форм и покрышек с наружной стороны:

Количество тепла на обогрев камер:

Количество тепла для обогрева прессформ:

Количество тепла для нагрева автопокрышек:

Потери в атмосферу:

Расход пара:

3. Расход охлаждающей воды.

Количество тепла, которое необходимо отобрать от покрышки, что бы охладить ее:

Расход охлаждающей воды: