Контрольні питання

1. Принцип обігрівання конвективних печей.

2.Перевагиконвективногообігрівання.

3. Недоліки конвективних печей.

4. Принципіальна схема конвективної печі.

5. Будова ротаційної печі КЭП-600 М.

6. Поясніть схему печі ВР-10.2.

7. Назвіть марки ротаційних печей.

8. Будова калориферів конвективних печей.

9. Особливості комбінованих печей.

10.Тепловий баланс конвективних печей.

172

8. Розрахунок теплового балансу пічного агрегату з канальним обігріванням

Баланс теплоти в агрегаті можна визначити таким чином: що зліва маємо теплоту, що надходить до агрегату, а справа – ту, що витрачається корисно та втрати в печі:

Q^I_a=Q^na_кор. + Q^na_втр, (8.1)

де Q^I_a – кількість теплоти, що надходить до пічного агрегату (в топку):

Q^II_a=Q^р_н  В / 3,6, Вт, (8.2)

де Q^р_н – теплота згоряння нормального м³ палива (газу), кДж/м³

[ 2, приложение V],

В – витрати палива, м³/год [2, с.230];

Q^na_кор. – кількість теплоти, що витрачається в агрегаті корисно:

Q^na_кор.=q₁^nkП_гх / 3,6, Вт, (8.3)

де q₁^nk – кількість теплоти, що корисно використовується на випікання виробів, кДж/кг [2, с.225];

П_гх – продуктивність печі по гарячому хлібу, кг/год [2, с.225];

Q^na_втр – сумарна кількість теплоти, що складає втрати пічним агрегатом:

Q^na_втр =Q^nк_втр+Q^т_втр+ Q^кан_втр+ Q_відх + Q^nг_втр+ Q^вк_втр, Вт, (8.4)

де Q^nк_втр – втрати теплоти в пекарній камері:

Q^nк_втр = (q_nk – q₁^nk)П_гх / 3,6 = (q₂^nk+ q₃^nk+ q₄^nk+ q₅^nk+ q₆^nk+ q₇^nk)П_гх / 3,6 = Q_nk – Q_кар^na , Вт, (8.5)

де q_nk – сума складових теплового балансу пекарної камери в кДж на 1 кг гарячого хліба,

q₂^nk, q₃^nk, q₄^nk, q₅^nk, q₆^nk, q₇^nk – складові втрат теплоти в пекарній камері в кДж на 1 кг гарячого хліба [2, с. 224];

Q_nk – сумарна тепловіддача в пекарну камеру:

Q_nk=q_nkП_гх/3,6,Вт; (8.6)

Q^т_втр – втрати теплоти в топці печі:

Q^т_втр=ВQ_н^р(1-η_m)/ 3,6, Вт, (8.7)

де η_m- коефіцієнт корисної дії топки [2, с.216] (залежність від виду палива); в загальному вигляді

η_m = 1-(q_хім + q_мех + q_нс^м) / 100; (8.8)

Q^кан_втр – втрати теплоти каналами пічного агрегату:

Q^кан_втр =В(I^вх_кан - I^вих_кан +Δα · I^о_пов) (1- η_кан ) / 3,6, Вт, (8.9)

де I^вх_кан – ентальпія димових газів на вході в канали при коефіцієнті витрати повітря α_вх та температурі газів t_вх (для тунельних печей 590˚) (згідно I-t-діаграмі) [2, с.235] , кДж/м³,

I^вих_кан – ентальпія димових газів на виході з каналів при α_вих та температурі газів t_вих (згідно I-t-діаграмі) [2, с.235], кДж/м³,

173

Δα – різниця між коефіцієнтами витрати повітря на виході α_вих з каналів і вході α_вх в канали системи обігрівання [2, с.221],

I^о_пов – ентальпія повітря:

I^о_пов=V^о·c_пов · t_пов, кДж/м³, (8.10)

де V^о - теоретично необхідний для згоряння (α = 1) об’єм повітря,

м³/м³ [2, приложение VII],

С_пов – питома теплоємність повітря при відповідній температурі, кДж/(м³·К),

t_{пов –} температура повітря, ºС;

η_кан – коефіцієнт корисної дії транспортуючого каналу, η_кан = 0,75÷0,95;

Q_відх – втрати теплоти з відхідними газами, що викидаються в димову трубу:

Q_відх =В(I_відх –α_відх· I^о_пов) / 3,6, Вт, (8.11)

де I_відх – ентальпія димових газів, які надходять в димову трубу з системи обігрівання печі при температурі газів t_відх (~350^º) (згідно I-t-діаграмі) [2, с.223, 226].

α_відх – коефіцієнт витрати повітря у відхідних газах [2, с.229];

Q^ПГ_втр – втрати теплоти вбудованим в піч парогенератором:

Q^ПГ_втр =Д_ПГ·(і_нп – і_в) / (3,6 · η_пг) , Вт, (8.12)

де Д_ПГ – необхідна продуктивність вбудованого парогенератора, кг/год, яку можн авизначити якД_ПГ=Д_П·П_ГХ, (8.13)

де Д_П – витрати пари на зволоження тістових заготовок, кг/кг,

і_нп - ентальпія вологої насиченої пари [2, с.209]:

і_нп=і^/+гх, кДж/кг, (8.14)

де і^/ - ентальпія води при тиску насичення р=0,108 мПа,

і^/ =427 кДж/кг,

г – схована теплота пароутворення, г=2256 кДж/кг [2, приложение II, с.261];

х – ступінь сухості пари, х=0,8-0,9,

і_в – ентальпія води, що надходить для живлення парогенератора і водогрійного котелка з температурою t_в:

і_в=с_в·t_в, кДж/кг, (8.15)

де с_в – питома теплоємність води, с_в =4,187 кДж/кг,

η_пг – коефіцієнт корисної дії парогенератора, η_пг = 0,85-0,95;

Q^вк_втр - втрати теплоти вбудованим в піч водогрійним котелком:

Q^вк_втр=Д_вк (і_гв – і_в) / (3,6 · η_вк) , Вт, (8.16)

де Д_вк – продуктивність вбудованого водогрійного котелка, кг/год,

і_гв – ентальпія гарячої води, що виходить з водогрійного котелка з температурою t_гв:

і_гв = С_в · t_гв , кДж/год, (8.17)

η_вк – коефіцієнт корисної дії водогрійного котелка, η_вк = 0,85-0,9.

Знаходимо Δ-відхилення значень Q_а, визначених по (8.1) Q^/_а та Q^//_а (8.2)

у

174

відсотках, яке не повинно перевищувати Δ ≤ 5%:

Δ = (Q^/_а - Q^//_а ) · 100 / Q^//_а , % (8.18)

Визначаємо коефіцієнт корисної дії пічного агрегату:

η_па = Q^па_кор. · 100 / Q^/_а , % (8.19)

Робимо висновки про ефективність роботи пічного агрегату.

Розглянемо приклад розрахунку теплового балансу хлібопекарської тунельної печі з циклотермічним обігріванням марки ППП-1381 з шириною поду 3м та площею поду 81м².

Вихідні дані (з попередніх розрахунків печі):

1. Продуктивність печі при випіканні

хліба подового масою 1,0 кг П_ГХ = 1436,8 кг/год

2. Паливо-природний газ Q^p_н = 33300 кДж/кг

3. Витрати палива В = 54 м³/год

4. Ккд топки η_m = 0,98

5. Сума складових теплового балансу

пекарної камери (з розрахунку) q_пк = 817,55 кДж/кг

6. Кількість теплоти, що використовується

корисно на випікання виробів

( з розрахунку теплового балансу

пекарної камери) q₁^nк = 407,11 кДж/кг

З розрахунку палива і продуктів згоряння:

7. Ентальпія димових газів на вході в канали I^вх_кан = 17360 кДж/м³

8. Ентальпія димових газів на виході з каналів I^вих_кан = 12873 кДж/м³

9. Різниця між α_вих і α_вх Δα = 2,45-2,2 = 0,25

10. Ентальпія повітря І^о_пов = 137 кДж/м³

11. Ентальпія відхідних продуктів

згоряння на виході в димову трубу

при t_відх =350º і α_відх =2,5 І_відх = 10714 кДж/м³

12. Парогенератор і водогрійні котелки

відсутні (як і втрати теплоти в них). Q^ПГ_втр = 0; Q^вк_втр = 0.

Визначаємо складові теплового балансу пічного агрегату:

Q^na_кор.= q^nk₁ · П_гх / 3,6 = 407,11 · 1436,8 / 3,6 = 162482 Вт, що становить 32,4%;

Q^nk_втр = (q_nk – q^nk₁) · П_гх / 3,6 = (817,55-407,11) · 1436,8 / 3,6 = 163811 Вт, що становить 32, 6%;

Q^m_втр = В · Q^p_н (1- η_m ) / 3,6 = 54 · 33300 (1-0,98) / 3,6 = 9990 Вт, що становить приблизно 2%;

Q^кан_втр =В (І^вх_кан - І^вих_кан + Δα · І^о_пов ) ( 1- η_кан ) / 3,6 =

=54 (17360 – 12873 + 0,25·137) (1-0,85) / 3,6 = 10173 Вт, що становить 2%;

Q_відх = В (І_відх – α_відх · І^о_пов ) / 3,6 = 54 (10714 – 2,5 · 137) / 3,6 =

=

175

155572,5 Вт, що сягає 31,0 %;

Q^/_a = Q^na_кор. + ΣQ^na_втр = 162482 + 163811 + 9990 + 10173 + 155572,5 = =502028,5 Вт;

Q^//_a = В · Q^р_н / 3,6 = 54 · 33300 / 3,6 = 499500 Вт;

Δ = (Q^/_a - Q^//_a ) · 100 / Q^//_a = ( 502028,5 – 499500) · 100 / 499500 = 0,5%, що допустимо, бо Δ < 5%;

η_na = Q^na_кор. · 100 / Q^/_a = 162482 · 100 / 502028,5 = 32,4% (0,324), тобто корисно використовується тільки третина теплоти спалювального палива, що реально у виробничих умовах.

Висновок: Необхідно розробити і впровадити заходи по утилізації теплоти відхідних продуктів згоряння для нагрівання води та генерації пари, (втрати досягають 31%), а також для зменшення втрат теплоти пекарною камерою (32, 6%).

176