8.3. Определение потерь теплоты при работе аппаратов.

Потери теплоты с уходящими продуктами сгорания как Q₂ для режима разогрева аппарата, так и для стационарного режима можно определить по сле­дующей зависимости:

Q₂ = (I_у – I_в)B·τ (8.7)

где В - массовый или объемный расход топлива, кг/с или м³/с;

I_у – энтальпия уходящих продуктов сгорания, кДж/кг или кДж/ м³; I_в – энтальпия воздуха, поступающего в топочную катеру; τ – продолжительность нагрева,с.

Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива рассчитывают по уравнению

Q₃ = 12,8*10³V_соB·τ (8.8)

где V_со - объем СО и продуктах сгорания, приходящихся на 1 кг или м³ топлива, м³/кг или м³/м³; 12,8 · 10³ – теплота сгорания СО, кДж/м³; 12,8 · 10³ – низшая теплота сгорания окиси углерода 8 кДж/м³.

Потери теплоты от механическою недожога топлива Q₄ (провал, унос, шлаки) имеют место только при сжигании твердого топлива. Эти теплопотери зависят от вида и сорта твердого топлива и ориентировочно принимаются от 2 до 6 % теплоты Q₁.

Потери теплоты наружными ограждениями аппарата в окружающую сре­ду Q₅ как для режима разогрева, так и для стационарного режима определяются по формуле:

Q₅ = F_i(t_ni – t_o)·τ10^-3 (8.9)

где F_i - наружная поверхность i-гo элемента ограждения (крышка, дверца и т.п.), м²; - коэффициент теплоотдачи в окружающую среду данным элементом наружного ограждения аппарата, Вт/(м²·К); t_ni - средняя температура i-гo нагретого элемента ограждения аппарата, °С; t_o - температура окружающей среды, °С.

Расчет потерь теплоты на разогрев конструкции теплового аппарата ведется в основном для нестационарного режима работы. Однако в некоторых случаях эти теплопотери следует учитывать и при стационарном режиме На­пример, при работе тепловых шкафов в стационарном режиме имеют место по­тери теплоты на нагрев кондитерских листов, протвиней и функциональных емкостей.

Потери теплоты на разогрев конструкции посуды определяются из выражения:

Q₆ = M_i(t_ni – t_o)/ τ; (8.10)

где M_i - масса i-гo элемента конструкции, кг; с_i - удельная массовая теплоемкость посуды i-гo элемента, кДж/(кг∙К); τ - продолжительность периода разогрева посуды, с.

Коэффициент полезного действия аппарата может быть определен для периода разогрева, стационарного режима и всего процесса приготовления пи­щи соответственно по формулам:

η = (Q₁/Q) * 100; (8.11)

η = (Q₁/Q) * 100; (8.12)

η = (Q₁ + Q₁)/(Q +Q)·100 (8.13)

Суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием можно приближенно определить по следующей формуле (для теплоотдачи в закрытых помещениях при температуре ограждений до 150°С); Вт/(м²·к)

a = 9,74 ÷ 0,07(t_ni – t_o); (8.14)

8.4. Определение площади поверхности теплообмена в тепловом аппарате.

Конструктивный расчет теплового аппарата предполагает определение поверхности, обеспечивающей передачу требуемого количества теплоты в заданное время. Величина поверхности теплообмена определяется интенсивностью теплопередачи, зависящей от механизма передачи теплоты теплопроводность, конвекция, излучение и их сочетание между собой).

Потребная для теплового обмена площадь поверхности теплообмена определяется из уравнения теплопередачи.

Расчетная площадь поверхности теплообмена, см² для нестационарного (разогрева) и стационарного режимов работы аппаратов определяется соответственно из выражения теплопередачи:

F = Q₁/Kt_ср ; (8.15)

Коэффициент теплопередачи К является количественной расчетной вели­чиной и зависит от коэффициентов теплопередачи, термического сопротивле­ний стенки и загрязнений.

Для стенки К определяется по формуле:

K = l/(l/a₁ + / = l/₂ = R_загр); (8.18)

где a₁ - коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке;

₂ - коэффициент теплоотдачи от стенке к холодному теплоносителю, Вт/(м²К);  - толщина теплопередающей стенки аппарата, м;  - коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м²К); R_загр - термическое сопротивление, учитывающее загрязнение с обеих сторон стенки, (м²К)/Вт.