Проектирование пищеварочного котла

 

  

β’ = 1 / (273, + t'_m), 1 / К,

где ν’ - коэффициент кинематической вязкости, м²/с;

λ’ - коэффициент теплопроводности, Вт/м град;

 a’ - коэффициент температуропроводности, м²/с;

β’ - коэффициент объемного расширения, 1/град;

Δt’ - перепад температур между теплоотдающей поверхностью ограждения и воздухом;

t'_m - средняя температура пограничного слоя воздуха, ⁰С.

Критерий Грасгофа  для поверхностей:

Gr∙Pr=0,198∙10⁹∙0,699=0,138∙10⁹    С=0,135;     n=1/3.

Gr∙Pr=0,0004∙10⁹∙0,698=0,00027∙10⁹    С=0,135;     n=1/3.

Gr∙Pr=0,39∙10⁹∙0,698=0,27∙10⁹    С=0,135;     n=1/3.

Gr∙Pr=0,006∙10⁹∙0,701=0,004∙10⁹    С=0,135;     n=1/3.

t'm, 0С	β', 1/град	l, м	λ', Вт/м град	a'*10-5, м2/с	ν'* 10-6, м2/с	Pr’	Gr’*109	Pr’*Gr’*109
42.5	3,170	0,378	0,0278	2.46	17.21	0.699	0,198	0,138
47.5	3,120	0,045	0,0282	2.53	17.70	0.698	0,0004	0,00027
47.5	3,120	0,448	0,0282	2.53	17.70	0.698	0,39	0,27
32.5	3,273	0,15	0,0270	2.33	16.25	0.701	0,006	0,004

 

Коэффициента теплоотдачи  конвекцией i-той поверхности:

 

Элемент конструкции	Nu	, Вт/м2град	αлi, Вт/м2град	αi, Вт/м2град	Fi, м2	(tсрповi- tв), 0С	Q5i, кДж
Боковая поверхность кожуха	69,66	6,5	5,12	11,62	1,81	35	6678,14
Борт	8,74	1,7	8,74	10,44	0,011	45	46,88
Крышка двухслойная	87,21	1,7	5,48	7,18	0,157	45	460,19
Постамент	21,46	4,5	3,86	8,36	0,36	15	409,54
Итого							7594,76

Потери тепла на разогрев конструкции аппарата определяются по формуле:

кДж,

где Σ – сумма потерь тепла;

n – число элементов конструкции аппарата;

c_i – удельная теплоемкость, кДж/кг∙град; М_i – масса, кг;

 t_i^н - средняя конечная температура, °С;

 t_i^к - средняя начальная температура, °С.

Масса отдельного компонента конструкции рассчитывается по формуле

, кг,

где - объем материала элемента конструкции, м³;

δ_i – принимается по чертежу.

Элемент конструкции	Fi, м2	δi, м	ρ, кг/м3	Vi, м3	Мi, кг	сi, кДж/кг *град	,°С	,°С	, кДж
Боковая поверхность кожуха	1,09	0,001	7900	0,0018	14,30	0,46	25	60	230,23
Бортовая поверхность	0,011	0,001	7900	0,0000	0,09	0,46	25	70	1,86
Крышка	0,157	0,003	7900	0,0005	3,72	0,46	25	70	77,00
Постамент	0,36	0,001	7900	0,0004	2,84	0,46	25	40	19,60
Варочный сосуд	0,49	0,0015	7900	0,0007	5,81	0,46	25	104	211,14
Наружный котел	0,57	0,002	7900	0,0011	9,01	0,46	25	109,3	349,39
Изоляция	0,57	0,045	40	0,0257	1,03	0,09	25	85	5,56
Арматура					92	0,46	25	40	63,41
Итого					128,8				958,19

 

Потери теплоты  на разогрев промежуточного теплоносителя:

Q₆₉ = c_вMΔt_в = 4,18∙6∙(109,32-10) = 2490,9 кДж

Q₆ =3449,1 кДж

Масса арматуры рассчитывается в процентном соотношении к массе  варочного сосуда (250%) и включает в себя все элементы арматуры, каркас, парогенератор с нагревательными и крепежными элементами.

Сводная таблица теплового  баланса

Статьи теплового баланса	Режим работы аппарата
	нестационарный	стационарный
	Количество тепла, кДж
Q1	8922,25	1094,55
Q5	2561,46	7594,76
Q6	3449,1
ИТОГО	14932,81	8689,31

 

2.3 Определение  расхода энергоносителя

Р =14932,81/3600∙0,7=5,92 кВт

Р’ =8689,31/3600∙1,0=2,41 кВт

2.3.1 Расчет ТЭНов

Определение длины трубки тэна

Электрические пищеварочные котлы присоединяются к трехфазной сети, поэтому с точки зрения равномерной нагрузки фаз, тэны целесообразно устанавливать в количестве, кратном трем. Для расчета  берется блок из шести тэнов.

Мощность одного тэна:

Р_ТЭН = 5,92/3=1,97 кВт

Трубчатый электронагреватель работает в воде, тогда W_тэн = 11 Вт/см²,

примем диаметр трубки тэна D = 10 мм

Активная длина трубки:

                              

L_a = 1973 / (3,14∙1,0∙11) = 57,1 см

Длина контактного стержня  в трубке

<p c