Порядок виконання роботи.

1. Об'єм завантаження вальців V м ³ визначаємо за формулою:

V=L·D·Кп (1)

де L- довжина вальців,м; D- діаметр вальців,м;

Кп - коефіцієнт.

2. Продуктивність вальців Gм (кг/год) розраховуємо за формулою:

Gм= (2)

де V-об'єм завантаження вальців, м³;

ρ - густина гумової суміші, кг/м³;

L- коефіцієнт використання машинного часу вальців;

τ - тривалість циклу обробки одного завантаження матеріалу,хв.

3. Кількість теплоти,яка виділяється в робочій зоні вальців

Q=N· η·K (3)

де N- потужність електродвигуна, кВт;

η-коефіцієнт корисної дії, η=0.85;

К-коефіцієнт,що враховує середню втрату потужності електродвигуна, К=0,7.

4. Кількість теплоти,що уноситься оброблювальним матеріалом:

Q₁ =Gm·Cm·(tк.м- tn.м) (4)

де Gm- продуктивність вальців, кг/год;

Cm- питома теплоємність гумової суміші, Cm=1676 ;

tк.м- кінцева температура оброблювального матеріалу, ;

tn.м- початкова температура оброблювального матеріалу, .

5. Втрати теплоти у навколишнє середовище визначається наступним

чином:

Q₂ =Qк+Qл (5)

де Qк - кількість теплоти,яке віддається в навколишнє середовище за рахунок конвективного теплообміну, Дж/с;

Qл- кількість теплоти,яке відається в навколишнє середовище за рахунок випромінювання, Дж/с.

6. Qк визначається за формулою:

Qк=Lк (tст- tn) (6)

де Lк- коефіцієнт тепловіддачі;

- поверхня тепловіддачі, м²

tст- температура вальців, ;

tn- температура повітря, ;

7. Lк визначається за формулою:

Lк=1,36 (7)

де D - діаметр валка, м.

8. Поверхня тепловіддачі визначається наступним чином:

F=π·Д·L (8)

де D - діаметр валка, м;

L – довжина валка, м.

9. Qл розраховуємо за формулою:

Qл=F·K (9)

де F - площа поверхні випромінювання,м²;

K- коефіцієнт випромінювання, ;

Tcm - температура валка, K;

Tn-температура повітря, K.

10. Кількість теплоти,що уносить охолоджена вода: . Q₃= Q- Q₁-Q₂ (10)

11. Розраховуємо витрати охолоджуючої води q, м³/год:

q= ρ (11)

де питома теплоємність води, ;

ρ – густина води, кг/м³;

кінцева температура охолоджуючої води ;

початкова температура охолоджуючої води,

Висновок: на цій роботі вивчили теплові процеси, принцип роботи вальців, розрахували продуктивність вальців і витрати охолоджуючої води.

Питання до захисту практичної роботи.

1. Теплові процеси.

2. Тепловий баланс.

3. Передача тепла конвекцією.

4. Види теплоноcіїв.

5. Теплообмінні апарати.

Порядок виконання завдання № 4 «Тепловий розрахунок каландра.»

Тепловий баланс каландра:

Q_N+Q_o=Qм+ Qвтр. (1)

де Q_N – кількість теплоти, яка виділяється за рахунок деформації матеріалу, Дж/с;

Q_o - кількість теплоти, що відводиться від валка каландра, Дж/с;

Qм - кількість теплоти, яка витрачається на нагрів матеріалу, Дж/с;

Qвтр. - втрати теплоти у навколишнє середовище конвекцією і випромінюванням, Дж/с.

Q_N визначається за формулою:

Q=N· η (2)

де N- потужність електродвигуна, кВт;

η-коефіцієнт корисної дії.

Qм визначається за формулою:

Q_м =Gm·Cm·(tк.м- tn.м) (3)

де Gm- продуктивність каландра, кг/с;

Cm- питома теплоємність гумової суміші, ;

tк.м- кінцева температура гумової суміші, ;

tn.м- початкова температура гумової суміші, .

Втрати теплоти у навколишнє середовище конвекцією і випромінюванням визначаються наступним чином:

Qвтр = αр · F1 · (tк.м. - tпов. ) + αм · F2 · (tст - tпов.) (4)

Загальна поверхня теплообміну валків:

F=π·Д·L·n (4)

де π=3,14 – коефіцієнт;

Д - діаметр валка, м;

L – довжина валка, м;

n - число валкыв каландра.

Поверхня валків, яка зайнята стрічкою матеріалу:

F₁= (F·β)/360·n (5)

де β – кут захоплення гумовою сумішшю валка каландра.

Поверхня валків, яка вільна від матеріалу:

F₂=F - F₁ (6)

Коефіцієнт тепловіддачі визначаються наступним чином:

1) для металевої поверхні: α^м = α_к^м + α_В^м (7)

конвекцією, кВт/(м2·К): α_к^м =1,36·10^{-3 ·} (8)

випромінюванням, кВт/(м2·К): α_В^м =с₁·[ (Tст/100)⁴ – (Тпов/100)⁴]/ (tст - tпов.)

де с₁ – коефіцієнт, с1=1,2·10^-3;

tст – температура стінки валка каландра;

tпов. – температура навколишнього середовища;

Д – діаметр валка каландра.

2) для гумової суміші: α^Р = α_к^Р + α_В^Р (9)

конвекцією, кВт/(м2·К): α_к^Р =1,36·10^{-3 ·} (10)

випромінюванням, кВт/(м2·К): α_В^Р =с₂·[ (Tк/100)⁴ – (Тпов/100)⁴]/ (tк- tпов.)

де с₂ – коефіцієнт, с₂ = 3,86·10^-3;

tк – кінцева температура гумової суміші;

tпов. – температура навколишнього середовища;

Д – діаметр валка каландра.

Кількість теплоти, що відводиться від валка каландра визначаються наступним чином:

Q_o=Qм+ Qвтр - Q_N (11)

Витрати охолоджуючої води q, (м³/с):

q= ·ρ (12)

де питома теплоємність води, ;

ρ – густина води, кг/м³.

кінцева температура охолоджуючої води , ;

початкова температура охолоджуючої води, .

Конструктивні особливості каландра.

Рисунок 4.1. - Каландр K3 – 710 - 1800

1 – фундаментна плита; 2 - аварійний вимикач; 3 - система охолоджування і підігрівання валків; 4 - станина; 5 - траверса; 6 - механізм регулювання зазору; 7 - шарнірні муфти; 8 - блок-редуктор; 9 - редуктор; 10 - електродвигун; 11 - валки; 12 - механізм перекосу валків; 13 - валковий підшипник; 14 - пресуючі ролики.

Універсальний тривалковий каландр із кутовим розміщенням валків (рис. 4.1) складається з двох чавунних станин 4, встановлених на фундаментній плиті 1 і з'єднаних траверсою 5. У вікнах кожної станини встановлюються по три валкових підшипника 13, в яких обертаються, відповідно, верхній, середній і нижній валки 11 каландра.

Каландр являє собою машину, яка має в якості робочого органу декілька паралельних валків, які обертаються назустріч один одному та призначені для листування, обкладання, дублювання, та прогумування тканини, а також для профілювання та стискання листів гумової суміші. Матеріал обробляється в зазорі між валками.