2.7. Выбор низкотемпературных трубчатых излучателей

для сушки зерна

Задачей расчета является определение необходимой энергетической об­лученности нагреваемого материала, времени нагрева и площади облучаемой поверхности, а также выбор излучателей и их размещение в установке.

Исходные данные:

• схема ИК сушилки;

• температура нагрева зерна;

• степень черноты зерна;

• длина волны излучения для эффективного проведения дезинсекции и прогрева зерна;

• мощность дезинсектора – прогревателя;

• площадь по­верхности облучения зерна;

• материал экрана.

Последовательность расчета:

Схема для выбора низкотемпературных трубчатых излучателей приве­дена на рисунке 2.11. Ряд линейных излучателей 1, расположенных в одной плоскости и имеющих температуру Т_1, суммарную актив­ную поверхность F₁ и степень черноты _1, облучает рабочую по­верхность 2 (Т₂, F₂, ), располо­женную параллельно плоскости излучателей. Экран 3 выполнен из мате­риала, обладающего ко­эффициентом поглощения . Такие системы применя­ются в су­шильных, обогревательных и других установках.

Активная поверхность излучателей определяется значением пе­реда­ваемой мощности, геометрическими параметрами системы и физическими свойствами участвующих в теплообмене тел.

Рис. 2.11. Терморадиационная установка для сушки зерна

Рис. 2.12. Расчетная схема к выбору излучателей

Мощность определяется формулой Стефана — Больцмана:

Р =5,7 , (2.70)

где приведенная степень черноты излучателей и рабочей

поверхности ; взаимная излучающая поверхность, ;

коэффициент, учитывающий поглощение энергии экраном.

Систему можно рассматривать как замкнутую, для которой степень чер­ноты:

, (2.71)

где средние по поверхности коэффициенты облученности участвую­щих в теплообмене тел; то же, без экрана.

Коэффициенты облученности для рассматриваемой системы имеют вид :

; ) ,

;

(2.72)

,

где D и а – диаметр и шаг излучателей.

Взаимная излучающая поверхность:

H = = . (2.73)

При заданном значении :

=f . (2.74)

Вторую зависимость для находят из уравнения теплового баланса с учетом формулы (2.73):

= . (2.75)

Функции (2.74) и (2.75) зависят от отношения по разному.

Оптимальное значение находят путем совместного графического решения этих функций в некотором диапазоне изменения (практически в пределах от 1 до 5). Точка пересечения кривых f( ) и ( ) дает необходимые значения

и . Выбрав диаметр излучателя D, находят а и число излучателей n из соот­ношения:

= , (2.76)

где L - длина излучателя, выбираемая с учетом размеров облучаемой по­верхности, м.

Задание для самостоятельного решения

Выбрать трубчатые излу­чатели для дезинсектора - прогревателя зерна мощ­ностью N=30 кВт, камера облу­чения которого выполнена по схеме, при­веденной на рисунке 2.11. Облучаемая по­верхность зерна F₂=1,2 м² (2,0 0,6 м). Экран выпол­нен из полированного алю­миния ( =0,05).

Рис. 2.13. Зависимость = f ( )

Последовательность расчета:

• Для дезинсекции и прогрева зерна эффективно излучение с длиной волны =3,7 – 5,5 мкм. Этому значению соответствует температура излучателей =(527 – 728). Принимаем =650 К.По агротехническим условиям температура нагрева зерна 323 К. Степень черноты зерна =0,7.

• Для сушки рекомендуются трубчатые нагреватели типа ТЭН, =0,9.

• Задаваясь значением в пределах от 1 до 5 по зависимостям 2.72 и 2.73, строим на графике (см. рис. 2.13) функцию =f ( ) (кривая 1)

• Подставляем в формулу 2.75 исходные данные.

• Используя принятые значения и соответствующие им значения

, строим на графике функцию = (кривая 2). Пересечение кривых дает оптимальные значения , .

• Трубчатые излучатели ТЭН-37 имеют наружный диаметр D =13,5 мм. Приняв L=0,6 (равным ширине облучаемой поверхности), получим по формуле (2.76) количество излучателей n.

• Мощность одного излучателя определяем по формуле .

• Выбираем по справочнику ТЭН (P).

• Необходимое количество излучателей n= .

• Общая мощность , кВт.

• Определяем действительный и расчетный шаг излучателей:

- действительный а = ;

- расчетный а = ( ) D .

• При совпадении действительного и расчетного шага расчет закончен.