4.1.4. Определение расхода теплоты на нагрев ограждающих конструкций камеры (стен, днища, крышки)

Расход теплоты на нагрев ограждающих конструкций камеры (стен, днища, крышки) в кДж/период рассчитывается по формуле

Q_ок = Q_ст1 + Q_ст2 + Q_д + Q_к, (4.6)

где Q_ст1, Q_ст2, Q_д , Q_к – расходы теплоты на нагрев стен камеры выше и ниже нулевой отметки, днища и крышки камеры, кДж/период.

Если конструкции однослойные, то расход теплоты может быть определен по формуле

Q_ок= m_ст1·c_ст1·(t_к – t_н) + m_ст2·c_ст2·(t_к – t_н)+ m_д·c_д·(t_к – t_н) + m_к·c_к·(t_к – t_н), (4.7)

где m_ст1, m_ст2, m_д, m_к – массы стен выше и ниже нулевой отметки, массы днища и крышки, кг (табл. 3.7);

c_ст, c_д, c_к – удельная теплоемкость стен, днища и крышки, кДж/(кг·ºC) (п. 4.1.1);

t_н, t_к – средняя температура ограждающих конструкций до ТВО и в период ТВО, ºC (табл. 3.2…3.5).

Для многослойных конструкций расход теплоты определяется для каждого слоя отдельно и затем определяется общий расход теплоты.

4.1.5. Определение расхода теплоты на нагрев внутреннего пространства в установке

Расход теплоты на нагрев внутреннего пространства в установке в кДж/период рассчитывается по формуле

Q_вп = m_вз·c_вз·(t_к – t_н), (4.8)

где m_вз – масса воздуха, находящегося внутри установки, кг:

m_вз = V_вн·ρ_вз, (4.9)

где V_вн - внутренний свободный объем установки, м³;

ρ_вз - плотность воздуха, кг/м³, при средней температуре среды в камере

t_ср = , (4.10)

где t_н – начальная температура воздуха в установке, ºC. При длительном остывании t_н = t_с = 15 ºC. При загрузке камеры сразу после выгрузки t_н = 30…40 ºC;

t_к – конечная температура воздуха, ºC. Обычно принимается равной температуре изотермической выдержки.

4.2. Определение потерь теплоты

4.2.1. Определение потерь теплоты через ограждающие конструкции

Потери теплоты через ограждающие конструкции в кДж/период рассчитывается по общей формуле

Q_п = 3,6·S_огр·α_н·(t_нп – t_с)·τ; (4.11)

где S_огр – площадь наружной поверхности ограждающих конструкций камеры, м²;

α_н – коэффициент теплоотдачи от наружных поверхностей, Вт/(м²·ºC);

t_нп – средняя температура наружной поверхности ограждающих конструкций, ºC;

t_с - температура среды, ºC;

τ – время работы установки, ч.

Поскольку при работе камеры зачастую температуры наружной поверхности стен, днища и крышки неодинаковы, и, кроме того, эти температуры различны в периоде подъема и изотермической выдержки, то потери теплоты определяются по формуле

Q_п = Q_к + Q_с^в + Q_с^г + Q_g (4.12)

или

Q_п = 3,6·{S_к·[α_нп^кп·(t_нп^кп – t_с)·τ_п + α_нп^кв·(t_нп^кв – t_с)·τ_в] +

+ S_c^в·[α_нп^сп·(t_нп^сп – t_с)·τ_п + α_нп^св·(t_нп^св – t_с)·τ_в] +

+ S_c^г·[k^пс·(t_в^п – t_г)·τ_п + k^вс·(t_в – t_г)·τ_в] +

+ S_д·[ k^пд·(t_в^п – t_г)·τ_п + k^вд·(t_в – t_г)·τ_в]}, (4.13)

где S_к, S_c^в, S_c^г, S_д, – площади наружной поверхности крышки, стен выше и ниже нулевой отметки, днища соответственно, м² (табл. 3.6);

α_нп^кп, α_нп^сп – коэффициенты теплоотдачи с поверхности крышки и стен, находящихся выше нулевой отметки в период подъема температуры Вт/м²·ºC. Их можно определить по (3.2). Например, для стен:

α_нп^сп = 9,8 + 0,07·( t_нп^сп – t_с), (4.14)

где t_нп^сп – средняя температура на поверхности стен в период подъема температуры (табл. 3.3);

α_нп^св, α_нп^кв – коэффициенты теплоотдачи с поверхности стен, находящихся выше нулевой отметки и крышки в период выдержки температуры Вт/м²·ºC. Их также можно определить по (3.2). Например, для стен:

t_нп^сп = , (4.15)

аналогично определяется α_нп^кп.

α_нп^кв, α_нп^св – коэффициенты теплоотдачи с поверхности крышки и стен, находящихся выше нулевой отметки в период выдержки температуры Вт/м²·ºC. Их также можно определить по (3.2). Например, для стен:

α_нп^св = 9,8 + 0,07·(t_нп^св – t_с), (4.16)

где t_нп^св – температура на наружной поверхности стен в период изотермической выдержки, ºC (t_нп^св = t_нп2, табл. 3.3);

t_с, t_г – температура среды в цехе (15 ºC ) и грунта (5 ºC);

k^пс, k^пд – коэффициенты теплопередачи от внутреннего пространства камеры в грунт в период подъема температуры, Вт/м²·ºC. Они определяются по (3.4). Величину R₀ можно определить по (3.5), но поскольку величина теплоотдачи от наружной поверхности в грунт довольна высокая, то составляющая 1/α_н будет мала и поэтому (3.5) примет вид:

R₀ = ; (4.17)

t_в^п – средняя температура в камере в период подъема, ºC:

t_в^п = , (4.18)

где t_в^н – начальная температура в камере, ºC. При длительном остывании t_в^н = = 15 ºC. При загрузке камеры сразу после выгрузки t_в^н = 30…40 ºC;

t_в – температура изотермической выдержки, ºC;

τ_п, τ_в – время подъема и выдержки температуры, ч.