Визначення втрат теплоти в навколишнє середовище

Втрати теплоти харчоварильними апаратами в навколишнє сере­довище при нестаціонарному і стаціонарному режимах включають в себе:

 

,

 

де – втрати теплоти через обичайку харчоварильного котла в навколишнє середовище, кДж;

– втрати теплоти через кришку харчоварильного котла в навколишнє середовище, кДж;

– втрати теплоти через дно харчоварильного котла в нав­колишнє середовище, кДж. Ці тепловтрати незначні, тому при розрахунку можуть не враховуватись.

Втрати теплоти визначаються за формулою, Дж:

 

Q₅ = α­F(t_П – t_о)τ;,

 

де F – поверхня огорожі (кришка, обичайка), м²;

α; – коефіцієнт тепловіддачі від поверхні огорожі в навко­лишнє середовище, Вт/(м²×К);

t_П – середня температура поверхні охолодження, °С;

t_o – температура навколишнього середовища, °С;

τ; – тривалість періоду, с.

У процесі віддачі теплоти огорожею котла має місце тепло­віддача конвенцією і випромінюванням, тому коефіцієнт тепловіддачі в цьому випадку визначається за формулою:

 

 

де α_к – коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²×К);

α_в – коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням (проміневи­пусканням), Вт/(м²×К).

При визначенні коефіцієнта тепловіддачі конвекцією, перш за все, необхідно з’ясувати характер теплообміну: чи відбувається він при вимушеному або вільному русі повітря відносно поверхні, що віддає тепло.

Потрібно пам’ятати, що при змушеному русі коефіцієнт тепло­віддачі визначається за допомогою критеріїв Рейнольда Re і Прандтля Pr. Перший з них характеризує динаміку потоку, другий – фізичні константи навколишнього середовища (повітря).

Необхідно враховувати, що віддача теплоти стінками апарата в навколишнє середовище відбувається в основному при вільному русі повітря, тому визначними являються критерії Грастофа Gr і Прандтля Pr. Перший характеризує інтенсивність конвективних пото­ків, що виникають внаслідок різниці густини робочого тіла (повітря) і перепаду температур між ним і стінкою апарата з урахуванням гео­метричної характеристики поверхні, що віддає тепло.

З критеріїв, що визначають основу, вичислюється критерій Нусельта Nu, що включає в себе значення коефіцієнта тепловіддачі конвекцією та характеризує собою теплову подобу.

Вказані критерії мають наступний вигляд:

 

,

 

де а – коефіцієнт температуропровідності повітря, м²/сек;

g – прискорення сили тяжіння, м/сек²;

λ; – коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/(м∙К);

β; – коефіцієнт об’ємного розширення повітря, 1/К;

 

,

 

де t – температура, що визначається, ⁰С;

l – геометричний розмір, що визначається, м;

υ; – кінематичний коефіцієнт в’язкості повітря, м²/сек;

Δt – перепад температур між огородженням і повітрям, К

 

Значення фізичних параметрів сухого повітря, що необхідні при визначені Gr, Pr, і α_к,наведені в табл. 4.

 

Таблиця 4