диплом снеготаялка / сдача / 5. Конструкторская часть 1

3.1 Расчет расхода тепла на плавление снега

Исходя из традиционного метода расчета тепловой расчет будем проводить, приняв несколько необходимых допущений, так, например теплопередача в данной машине СТМ-11 будет происходить по законам конвективного теплообмена и с учетом факторов влияющих на процесс теплоотдачи при этом режиме, таких как:

- природа возникновения движения жидкости вдоль стенки;

- режим движения жидкости;

- физические свойства жидкостей;

-форма, размеры и состояния поверхности стенки, омываемой жидкостью.

Поэтому необходимо принять допущения:

- теплообмен происходит теплопроводностью;

- режим теплообмена - стационарный;

- температура сгорания топлива является постоянной.

Тепловой расчет необходим для определения количества топлива необходимого для расплавления данного объема снежно ледяной массы и времени необходимого на эту операцию, эти цифры необходимы для расчета экономической эффективности машины.

Массу топлива определяем по формуле:

, кг, (1)

где − масса топлива, кг;

Q− количество теплоты необходимое для растапливания данного объема снежно - ледяной массы, Дж;

− теплота сгорания топлива, Дж/кг.

Для нахождения времени необходимого на один цикл составляем уравнение теплового баланса с учетом тепловых потерь через стенки емкости, уравнение будет выглядеть так:

(2)

где − теплоемкость снега, Дж/кг град;

− масса снега, кг;

− температура снега при загрузке, град;

− температура окружающей среды, град;

− удельная теплота фазового перехода снег вода, Дж/кг;

, − соответственно толщина внутренней и наружной стенок емкости, м;

, − соответственно коэффициенты теплопроводности, Вт/(мК);

− время цикла, c;

− внутренняя площадь стенок емкости, м²;

− длина жаровых труб, м;

− коэффициент теплопроводности стенок жаровых труб, Вт/(мК);

− температура горения топлива, град;

− внутренний и наружный диаметр жаровых труб, м;

Из формулы (2) получим:

,с (3)

Количество теплоты необходимое для расплавления данной массы снега определим по формуле:

(4)

Количество теплоты (кДж), потребное на расплавление 1 м3 средней плотности снега определим по формуле:

где k - коэффициент теплопередачи, кВт/(м²·⁰С);

- площадь поверхности цистерны, м²;

- средняя температура воды после загрузки нега,

- температура воды при погрузке снега, .

Нами подсчитано при плавлении снега с использованием снеготаялки СТМ-11 при плотности снежной массы в 300 кг/м3 потребная энергия составит 11025.1кДж