7. Составление и расчет уравнения теплового баланса установки

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Q= β[N_r(Q_б+Q_ф/в+Q_исп) +Q_пот+Q_к , кДж/ч,

где:

Q – часовой расход теплоты, требуемый на тепловую обработку изделий, кДж/ч.

Q_б , Q_ф/в , Q_пот , Q_исп , Q_к – количество теплоты, расходуемое за расчетный период на нагрев соответственно бетона изделий, металла форм, а также потери теплоты ограждающими конструкциями установки, испарение влаги, потери с конденсатом.

β=1,05-1,3 – коэффициент, учитывающий непредвиденные потери теплоты

Q_исп=0 – т. к. пар влажный насыщенный

1) Теплота для нагрева бетона изделий:

Q_б =с_бG_б(t_к-t_н) , кДж

с_б – средневзвешенная теплоемкость бетонной массы изделий, кДж/(кгС)

G_б – масса изделий

t_н, t_к – средние температуры бетона в начале и в конце соответствующего

периода, С

Q_б^под =1,124122,4(62,4-15) = 301828 кДж

Q_б^из.в.=1,124122,4(80-62,4) = 112071 кДж

2) Теплота на нагрев форм:

Q_ф =с_мG_ф(t_к-t_н) , кДж

с_м – теплоемкость материала форм, с_м=0,48 кДж/(кгС)

G_ф – масса форм, G_ф=2700 кг

t_к – конечная температура поверхности бетона изделий в соответствующем периоде, С

t_н – начальная температура материала форм, равная: в период подъема температуры – температуре воздуха в цеху, а в период изотермической выдержки – температуре поверхности бетона изделий в конце периода подъема температуры,С

Q_ф^под =0,482700 (62,4-15) = 61417 кДж

Q_ф^из.в.= 0,482700 (80-62,4) = 22805 кДж

3) Потери теплоты ограждающими конструкциями установки

(надземными частями):

Q_пот =КiFi( t_ср-t₀) 3,6 кДж/ч

- общее сопротивление теплопередачи

ограждающих конструкций, (м²  С)/Вт;

a_в - коэффициент теплоотдачи у внутренней поверхности камеры, Вт/(м²С);

a_в = 60 Вт/(м²с)

a_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей

конструкции, Вт/(м²  С).

a_н=9,072 – определяем по таблице

∑R_i =- термическое сопротивление слоёв от внутренней поверхности

до рассматриваемого сечения, (м²  С)/Вт;

_i - толщина i - го слоя, м;

_i - коэффициент теплопроводности i-го слоя материала, Вт/(м²  С).

R_б=d/λ=0,2/2,04=0,08

R_утепл=d/λ=0,2/0,23=0,87

 R_i=0,08+0,87=0,95

R₀=1/60+0,95+1/9,072=1,08

К - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м²  С);

К=1/ R₀=1/1,08=0,9

t_ср=(80+15)/2=47.5С

Определяем площади:

F₁^под = 2,764,28+(13,12-3,04)∙2,76/2+4,28∙(13,12-3,04) = 68,9 м²

F₂^из.в. = 2∙(2,761,52+3,04∙2,76/2+1,52∙3,04) = 26 м²

Q_пот^под =0,968,9(62,4-15)3,6=10581 кДж/ч

Q_пот^из.в. =0,926(80-62,4)3,6=1484 кДж/ч

4) Расход теплоты на нагрев конструкций камеры:

Q_огр=с_огр G_огр t_Х , кДж

G_огр – масса ограждающих конструкций, кг

с_огр – теплоемкость материала установки, кДж/кг

t_ср=(80+15)/2=47.5С

Средняя конечная температура материала рассматриваемого слоя конструкции t_ki рассчитывается как среднее арифметическое значение температур на границе отдельных слоём. Температура на границе слоёв рассчитывается по формуле:

,С

t₀ - температура окружающего воздуха, С;

t_ср - температура среды в камере в процессе термообработки, С, в

период подъёма температуры t_ср=(t₀+t_из.в.)/2 ,С

t_из.в. – температура изотермической выдержки

t₁ = 47.5 - [(47.5-15)/1,08]  1/60 = 47С

t₂ = 47.5 - [(47.5-15)/1,08]  (1/60+0,2) = 43.7С

t₃ = 47.5 - [(47.5-15)/1,08]  (1/60+0,2/1,86+0,1/0,11) = 15.9С

G_бет = Vr = Fdr кг = (68,9+26)0,22412 = 45779 кг

G_пеност = Vr = Fdr кг = 113,10,1200 = 2262 кг

Q_огр=0,8446402(47,5-43,7) + 0,842262(15,9-15)=149825 кДж/час

Статья баланса	Количество теплоты, кДж		Итого	%
	Период ПТ	Период ИВ
Теплота на нагрев бетона	305932	113595	419528	55,15
Теплота на нагрев форм	61417	22805	84222	11,07
Потери теплоты ограждающими конструкциями установки	10581	1484	12065	1,59
Расход теплоты на нагрев конструкций камеры	149825		149825	19,69
Потери теплоты с отработанным теплоносителем	75420	19704	95124	12,50
Итого	603176	157588	760764	100

Все расчеты сведем в таблицу: