Техника безопасности при выолнении лабораторных работ по теплотехнике

Все студенты перед началом работы в лаборатории проходят Инструктаж по технике безопасности, о чем делается соответствующая запись в журнале с указанием фамилии инструктируемого и инструктора. Инструктаж проводит преподаватель, ведущий занятия в лаборатории.

При повышении температуры внешней тепловой изоляции установки или прибора более 45°С студент должен прекратить эксперимент и выключить установку.

При повышении давления в установках, работающих под давлением выше 3 кгс/см² студент должен прекратить эксперимент и выключить установку. Обо всех аварийных режимах следует немедленно сообщить преподавателю или лаборанту.

Для аварийной остановки оборудования следует использовать центральный выключатель.

Запрещается касаться руками или другими частями тела оголенных электрических или тепловых элементов.

Лабораторная работа №1. Исследование теплового баланса камеры хранения

Цель: изучить составляющие теплового баланса камеры хранения и возможности его физического моделирования. Экспериментально получить характеристики нагрева камеры от про­дукции — модели и охлаждения при вентилировании.

Общие сведения

Качество овощей, зерна, фруктов, картофеля, во многом определяется не только агротехникой выращивания, состоянием почв и т.д., но и условиями их хранения, основными из которых являются:

• оптимальная температура, не превышающая норм установленных для хранения данного вида продукции;

• определенная влажность, не допускающая размножения опасных микроорганизмов, отсыревания и гниения продукции;

• оснащенность хранилищ специализированной техникой для закладки и выгрузки продукции.

Температура при хранении продукции является одним из ключевых факторов, влияющих на ее сохранность и товарные качества. Она зависит от теплопритоков, поступающих в камеру хранения и определяется на основе изучения теплового баланса, который представляет собой количество прихода и расхода тепловой энергии в камеру хранения.

В данной работе исследуется тепловой баланс камеры хранения с вен­тиляцией, определяемый по формуле:

(1.1).

где: Q – общее количество теплоты в камере, Вт; Q₁ - количество теплоты, поступающей от наружного воздуха через ог­раждения; Q₂ - количество теплоты от поступающей продукции; Q₃ – теплоприток от вентиляции; Q₄ – теплоприток от тех­нологического оборудования; Q₅ – количество теплоты, поступившее от дыхания продукции.

Знак «–» показывает, что теплота уходит из камеры, а знак «+» наоборот поступает. При Q < 0 в камере происходит недостаток тепла, образующийся, как правило, в результате оттока теплоты через стены и вентиляционный воздух — теплопритоки Q₁ и Q₃. При Q > 0 за счет теплопритоков Q₂ ,Q₄ и Q₅ в камере тепла больше, чем необходимо.

Теплоприток Q₁ от наружного воздуха через ограждения может быть определен по закону Ньютона-Рихмана, который гласит, что количество теплоты, передаваемое конвективным теплообменом прямо пропорционально разности температур поверхности тела и окружающей среды, то есть:

Q₁=k_d×F(t_у -t_н) (1.2)

где k_d – ко­эффициент теплоотдачи ограждений камеры Bт/(м²×°С); F=2× (ab + ah + bh) - площадь ограждений камеры, м ²; a,b,h длина, ширина и высота камеры по наружному обмеру, м; t_у - установившаяся в камере температура, °С; t_н — температура наружного воздуха, ⁰С.

Следовательно, коэффициент теплоотдачи ограждений камеры k_d определяется по формуле

k_d = Q₁/F(t_у– t_н) (1.3)

Коэффициент теплоотдачи k_d в 1 Вт/(м²×°С) характеризует собой количество теплоты равное 1 Вт, передаваемое за счет теплоотдачи через единичную площадь поверхности теплообмена 1 м², при перепаде температур 1°С. На практике данный коэффициент определяется экспериментально и учитывается при строительстве зданий в соответствии с СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Мощность теплопритока Q₁ в данной лабораторной работе определяет экспериментально по температуре установившейся внутри и снаружи камеры при включенных теплопритоках Q₂, Q₄, Q₅ и отсут­ствии вентиляции Q₃ = 0.

Тогда при балансе количество теплоты, пришед­шее в камеру от продукции и технологического оборудования, равно ко­личеству теплоты, ушедшей через ограждения камеры:

(1.4)

В общем виде графическое изменение температуры в камере хранения представлено на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. – Разгонная температурная характеристика модели камеры: 1- нагрев; 2- охлаждение; t_ун – установившаяся температура при нагреве, °С; t_уо – установившаяся температура при охлаждении, °С; τ_н – время нагрева, с; τ_о – время охлаждения