Расчет потерь теплоты на разогрев элементов конструкции электрического пищеварочного котла

Потери теплоты (кДж) на разогрев элементов конструкции электрического пищеварочного котлас учетом тепла, пошедшего на нагрев парогенератора и постамента определяют по формуле

,

где M_i – масса i – того элемента конструкции аппарата, кг;

с_i - теплоемкость материала i – того элемента конструкции аппарата, кДж/(кг∙К);

- начальная и конечная температуры i – того элемента конструкции аппарата, ^оС.

Потери теплоты на разогрев элементов конструкции пищеварочного котла состоят из потерь теплоты

 

 

где - потери тепла на нагрев варочного сосуда, кДж;

- потери тепла на разогрев шейки котла, кДж;

- потери тепла на разогрев наружного (стенок рубашки) котла, кДж;

- потери тепла на разогрев теплоизоляции, кДж;

- потери тепла на разогрев облицовки (кожуха) котла, кДж;

- потери тепла на разогрев крышки, кДж;

- потери тепла на нагрев днища, кДж;

- потери тепла на нагрев постамента, кДж;

- расход тепла на нагревание воды (теплоносителя) в парогенераторе до кипения и на парообразование, кДж;

К_О – коэффициент, учитывающий потери тепла на нагрев арматуры и парогенератора, К_О=1,03

Расчет потерь тепла на нагрев каждого элемента конструкции аппарата производится по указанным ниже формулам. (Если были определены массы каких-либо элементов конструкции пищеварочного котла, то используют результаты предыдущего расчета)

Потери тепла на разогрев шейки котла, кДж

 

 

где - конечная и начальная температуры шейки котла, ^оС ( = 93^оС);

с_М – теплоемкость стали, кДж/(кгК), с_М=0,46 кДж/(кгК);

Масса шейки пищеварочного котла определяется по формуле

 

 

где ρ - плотность стали, из которой изготовлены металлические элементы конструкции пищеварочного котла, ρ; = 7800 (кг/м³);

S_Ш – толщина шейки котла, м, S_Ш=0,002 м;

F_Ш – площадь шейки пищеварочного котла, м².

Площадь шейки котла рассчитывается по формуле

 

м²

кг

 

кДж

 

Потери тепла на нагрев варочного сосуда, кДж

 

 

кДж

 

Потери тепла на разогрев наружного котла (рубашки), кДж

 

,

 

где -конечная и начальная температуры наружного котла, ^оС.

-конечная температура наружного котла, принимается равной температуре насыщения пара

 

 

F_НК – площадь наружного котла, м².

Площадь поверхности наружного котла

-соответственно площади боковой поверхности и дна наружного котла, м².

 

 

кДж

 

 

Потери тепла на разогрев теплоизоляции, кДж

 

 

с_И – удельная теплоемкость теплоизоляции, Дж/(кгК);

-конечная и начальная температуры теплоизоляции, ^оС.

 

Конечная температура на внутренней поверхности теплоизоляции ^оС;

Конечная температура на наружной поверхности теплоизоляции

=50 ^оС;

 

^оС

 

Масса теплоизоляции пищеварочного котла находится по формуле:

,

где V _из – объём поверхности теплоизоляции, м³;

ρ;_из – плотность выбранного вида теплоизоляции, кг/м³, ρ;_из = 20 кг/м³;

− диаметр рубашки (наружного) котла наружный, м;

− внутренний диаметр кожуха котла, м;

− высота теплоизолированной части котла, м.

Потери тепла на разогрев теплоизоляции составят

кДж

 

Масса облицовки пищеварочного котла, кг

 

где F₀ – площадь поверхности облицовки, м²

Площадь облицовки пищеварочного котла, м² определяется по формуле:

 

 

м²

кг.

 

Потери тепла на разогрев облицовки котла, кДж

 

 

- где средняя температура облицовки за период нагрева, ^оС

 

^оС

 

где - соответственно конечная и начальная температуры облицовки, ^оС.

 

кДж

Масса крышки котла

 

 

где F_КР - площадь поверхности крышки, м².

S_К - толщина однослойной крышки, S_К =0,003м;

_,

где - наружный диаметр варочного сосуда, м (с учетом толщины стенки варочного сосуда);

β_к=1,1.

м²

кг

 

Потери тепла на разогрев крышки, кДж:

 

 

где - конечная температура крышки, ^оС (на 6 … 8^оС ниже конечной температуры содержимого варочного сосуда). ^оС;

кДж.

 

Потери теплоты на разогрев днища котла рассчитывается по формуле

 

 

Масса днища определяется как

 

 

где F_ДН - площадь поверхности днища, м².

S_ДН - толщина днища, м, S_ДН=0,004м;

 

м²

кг

 

Потери тепла на разогрев постамента (кДж) определяется по формуле:

,

где , - конечная и начальная температуры постамента, ^оС;

 

Масса постамента пищеварочного котла рассчитывается по формуле

 

 

S_П –толщина стенок постамента, м, S_П=0,002м;

F_П – площадь постамента, м².

Площадь постамента определяется по формуле

 

 

м²

кг

 

Конечная температура постамента составляет 50^оС.

 

кДж.

 

Расход тепла на нагревание воды (теплоносителя) в парогенераторе до кипения и на парообразование составит, Дж:

 

,

 

,

 

 

 

,

 

 

где М_Т, М_П - соответственно масса воды (теплоносителя) в парогенераторе и масса пара в рубашке, кг;

с_т - теплоемкость воды (теплоносителя), кДж/(кгК), с_т = 4,2 кДж/(кгК);

- соответственно конечная и начальная температура воды в парогенераторе, ^оС.

i_П - теплосодержание пара, кДж/кг, i_П = 2704 кДж/кг;

V_P - объём рубашки, м³;

ρ_п - плотность пара, кг/м³, ρ_п = 0,9354 кг/м³.

 

,

м³

кг

кДж

 

Общие потери теплоты на разогрев элементов конструкции пищеварочного котла составляют (кДж)

 

 

 

К₀=1,03.

 

Расчет расхода теплоты на разогрев элементов конструкции пищеварочного котла для нестационарного режима работы приведен в таблице 2

 

Таблица 2 - Расчет затрат теплоты на нагрев элементов конструкции … пищеварочного котла

 

Индекс i	Элемент конструкции	Принятые и расчетные характеристики элементов конструкции
Fi, м2	Si,м	Vi, м3	ρi	М	сi				Qi
ВС	Рабочая камера (вароч-ный сосуд)		0,002			28,4	0,46				1032,1
НК	Рубашка (наруж-ный котел)	1,3	0,002			20,3	0,46		111,17
Ш	Шейка котла	0,005	0,002				0,46				2,6
ИЗ	Тепло-изоляция						0,896
О	Облицов-ка котла	1,2	0,002			18,7	0,46
КР	Крышка	0,2	0.003			4,7	0,46
П	Поста-мент	0,9	0,002			13,7	0,46
ДН	Днище	0,3	0,004			9,7	0,46
Т	Теплоноситель			0,05	0,9354	0,047	4,2		111,17
	ИТОГО		М=ΣМi= кг		Q6= ΣQi= кДж