Раздел 5. Тепловой расчет котла

Целью теплового расчета является:

• расчет составляющих уравнения теплового баланса;

• определение мощности нагревательных элементов;

• определение коэффициента полезного действия аппарата.

Общий вид уравнения теплового баланса:

где Q_затр – общее количество энергии, затраченной при работе теплового аппарата, Вт;

Q_пол – полезная энергия, энергия, затраченная на нагрев продукта, Вт;

Q_пот – потери энергии, т.е. затраты энергии, не связанные с тепловой обработкой продукта, Вт.

Тепловой баланс составляется для двух периодов работы аппарата: нестационарного (периода выхода на заданный режим) и стационарного (период тепловой обработки продуктов).

Уравнения теплового баланса для котла:

- режим нестационарный:

- режим стационарный:

где Q₁¹ – затраты энергии на нагрев продуктов, кВт;

Q₁² – затраты энергии на испарение влаги из продукта, кВт;

Q₂ – потери энергии на нагрев аппарата, кВт;

Q₃ – потери энергии в окружающее пространство, кВт;

Q₄¹ – потери энергии на нагрев промежуточного теплоносителя аппарата, кВт;

Q₄² – потери энергии на испарение промежуточного теплоносителя, кВт

1)полезные затраты энергии, кВт

;

1.1) -нагрев продуктов, кВт

картофель

вода

1.2) -испарение влаги из продукта, кВт

2) -затраты энергии на нагрев конструктивных элементов, кВт

Q₂¹+Q₂²+Q₂³+Q₂⁴+Q₂⁵= 0,51+0,61+0,65+0,13+0,047= 1,95 кВТ

3) -потери энергии в окружающее пространство, кВт

-для нестационарного

=0,159+0,063=0,22кВт

-для стационарного

=0,35+0,132=0,48кВт

3.1)Потери конвекцией , кВт

=_3,4(t_3,4^ср-t_в)F_3,4

-для нестационарного :

=+=0,046+0,113=0,159кВТ

-для стационарного :

=+=0,1+0,25=0,35кВт

3.2) Потери излучением:

=0,75 С₀=5,6 Вт/м²К⁴

Нестационарный режим: Q₃²,кВт

Q²₃= Q²_{3 3}+ Q²_{3 4}=0,015+0,048=0,063кВт

Стационарный режим: Q₃²,кВт

Q²₃= Q²_{3 3}+ Q²_{3 4}=0,032+0,1=0,132кВт

4)- Нагрев промежуточного теплоносителя

5)Испарения промежуточного теплоносителя

Уравнение теплового баланса

5.1)Энергозатраты нестационарного режима

5.2)Энергозатраты стационарного режима

6) КПД аппарата:

Таблица 6

Составляющие теплового баланса			Режим работы
			Нестационарный	Стационарный
Q1		Нагрев продукта , кВт	6,3	-
		Испарение влаги , кВт	0,5	0,5
	Нагрев конструктивных элементов , кВт		1,95	-
	Потери в окружающее пространство , кВт		0,22	0,48
		Нагрев промежуточного теплоносителя , кВт	3,34	-
		Испарение промежуточного теплоносителя , кВт	10,45	-
Итого , кВт			22,76	7,28
η н,с			30		93,4
η общий КПД			22,6

Раздел 6. Выбор электрических нагревательных элементов

1) Определение числа фаз электросети n, используемых для подключения теплового аппарата. При мощности используются две или три фазы питающей электросети. В моем случае, поэтому использую трехфазную питающую электросеть.

2) Определение мощности нагрузки одной фазы, кВт

3. В зависимости от нагреваемой среды, по номинальной мощности (округление в большую сторону) выбираем тип ТЭНа.

Принимаю значение 2700 Вт и выбираю три ТЭНа типа ЭТ-32.

3. В зависимости от размеров зоны теплового воздействия источника энергии аппарата подбирают форму ТЭНа.

Таблица 7

Мощность ,Вт	Кол-во фаз, n	Кол-во ТЭНов в фазе, N	Тип ТЭНа	Мощность Р, Вт	Форма ТЭНа
2529	3	3	ЭТ-32	900	4