Тепловой Расчет ванны обезжиривания

Исходные данные:

Рабочий объем ванны

250,0

дм3

=

0,25

м3

 

Длина ванны			-	0,97	м
Ширина ванны			-	0,55	м
Высота ванны			-	0,80	м
Толщина корпуса			-	0,01	м

Футеровки нет, щелочная ванна, поэтому стальной корпус не растворяется.

С1		-	удельная теплоемкость раствора															-	4570				Дж/кг*К
r	-	плотность ратвора							-	1,08			кг/дм3
С2		-	удельная теплоемкость стали															-	481,5				Дж/кг*К
rст		-	плотность стали							-	7,8			*	103			кг/м3
tн	-	20	С			tк	-	70	С

Расчет массы корпуса:

Gст1

=

H

*

L

*

b

*

rст

*

2

=

121,06

кг

Gст2

=

H

*

В

*

b

*

rст

*

2

=

68,64

кг

Gдно

=

L

*

В

*

b

*

rст

*

2

=

83,23

кг

Итого масса корпуса

G

-

272,93

кг

Расход тепла на разогрев ванны:

Q2

Qраз.

=

Q1

-

2

Q1

-

расход тепла на разогрев ванны

Q2

-

расход тепла на компенсацию тепловых потерь

Q1

=

(

V

*

С1

*

r

+

G

*

С2

)

*

Dt

=

68 265,79

кДж

Q₂ = q₁ + q₂

q₁ – потери тепла нагретой жидкости через стенки

q₂ – потери тепла на испарения жидкости через зеркало электролита

q₁ = S_в* q₁^уд

q₂ = S_в* q₂^уд

q1уд

-

2448

кДж/м2

q2уд

-

15300

кДж/м2

Определение поверхности стен ванны

Sст1

=

H

*

L

*

2

=

1,55

м2

Sст2

=

H

*

B

*

2

=

0,88

м2

Sдна

=

B

*

L

=

0,53

м2

Sв

=

2,96

м2

Поверхность зеркала электролита:

Sзерк

=

0,53

м2

Поэтому потери тепла:

q1	=	7246		кДж
q2	=	8109		кДж
Q2	=	q1	+	q2	=	15355		кДж

 

													15355
Qраз.			=	68 265,79							+		2	=	75943,33						кДж

 

Расход тепла на поддержание рабочей температуры.

Qраб.

=

Q2

+

Q3

-

Q4

 

Q3	-	потери тепла на разогрев загружаемых деталей
Q4	-	джоулево тепло, выделяемое эл. током

Джоулево тепло вводится в систему и частично компенсирует тепловые затраты, поэтому вводится со знаком минус.

Примем время разогрева t 1 час.

Q3

=

(

Gустр

*

С2

+

Gдет

*

С2

)

*

Dt

Где:

G_устр – масса устройств и приспособлений, кг;

G_дет – масса деталей, кг;

С_1т, С₂ – теплоемкость стали, 481,5 Дж/кгК

Примем массу приспособлений и токопроводов равной массе деталей, т.о. общая масса приспособлений и деталей равна 20 кг.

Q3

=

(

481,5

*

10

+

481,5

*

10

)

*

50

=

481,5

кДж

 

Q4

=

0,86

I

U

t

=

0,86

*

455

*

8,00

*

1

=

3130

Вт/ч

=

11269,44

кДж

 

Qраб.

=

4 567,14

кДж

Q_раб. – то количество тепла, которое нужно ввести, для поддержания рабочей температуры 70°С.

Расход тепла за год:

Qгод.

=

Qраз.

*

n

+

Qраб.

*

Тд

Где:

n – количество дней разогрева, т.к. работа идет в 3 смены, то ванна разогревается 1 раз в неделю, поэтому принимаем n = 51 день.

Т_д – фонд рабочего времени, 5960 ч.

Qгод.

=

75943,33

*

51

+

4567,14.

*

5960

=

31 062 886,90

кДж

Расчет змеевика теплообменника:

					Qраз.
Sзмеев				=	К	*	tср	*	t

Где:

К – коэффициент теплоотдачи, К=1000 – 2000, примем К = 1000

t_ср – средняя температура пара, °С;

t - время разогрева, 1 ч.

		(	t1	-	t2	)	-	(	t3	-	t4	)
tср	=	2,3			lg	*	t1	-	t2
							t3	-	t4

Где:

t₁ – температура пара,140 °С;

t₂ – начальная температура,20 °С;

t₃ – температура конденсата,90 °С;

t₄ – конечная температура,70 °С;

		(	140	-	20		)	-	(	90		-	70		)		100
tср	=		2,3	lg	140			-	20							=	2,3			lg		6			=	55,87				C
						90		-	70

 

					75943,33
Sзмеев				=	1000	*	55,87	*	1	=	1,36					м2

Находим длину змеевика:

Sзмеев

1,36

L

=

p

*

D

=

3,14

*

0,064

=

6,77

м

D – диаметр змеевика – 2 трубных дюйма, 64 мм.

Расход пара на разогрев ванны обезжиривания:

Qраз.

75943,33

Рразогр

=

q`

-

q``

=

3128

-

378

=

27,62

кг

q`

=

t

*

Cр пара

=

140

*

22,34

=

3128

кДж/кг

q``

=

t

*

Cр воды

=

90

*

4,20

=

378

кДж/кг

Расход пара на годовую программу ванны обезжиривания:

Ргод

=

Рразогр

*

n

+

Тд

*

Рраб

=

11 297,24

кг/год

Qраб.

4 567,14

Рраб

=

q`

-

q``

=

3128

-

378

=

1,66

кг

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВАННЫ МЕДНЕНИЯ.

Исходные данные:

Рабочий объем ванны

250,0

дм3

=

0,25

м3

 

Длина ванны	L	-	0,97	м
Ширина ванны	B	-	0,55	м
Высота ванны	H	-	0,8	м
Толщина корпуса	b	-	0,01	м
Толщина футеровки	d	-	0,02	м

Ванна футерована пластикатом.

С1		-	удельная теплоемкость раствора																																		-		4150								Дж/кг*К
ρ	-	плотность ратвора																-		1,16						кг/дм3
С2		-	удельная теплоемкость стали																																		-		481,5								Дж/кг*К
ρ ст		-	плотность стали																	-		7,8						*		103							кг/дм3
ρ пласт		-	плотность пластиката																					-		1,4						*			103						кг/дм3
tн	-	20		С						tк		-		40				С

 

Расчет массы корпуса:

Gст1

=

H

*

L

*

b

*

ρст

*

2

=

121.06

кг

Gст2

=

H

*

В

*

b

*

ρст

*

2

=

68.64

кг

Gдно

=

L

*

В

*

b

*

ρст

*

2

=

83.23

кг

Итого масса корпуса

Gк

-

272.93

кг

 

 Расчет массы футеровки:

Gст1

=

H

*

L

*

d

*

ρ пласт

*

2

=

43.15

кг

Gст2

=

H

*

В

*

d

*

ρ пласт

*

2

=

24.46

кг

Gдно

=

L

*

В

*

d

*

ρ пласт

*

2

=

29.66

кг

Итого масса футеровки

Gф

-

97.27

кг

 

 Итого масса корпуса ванны с футеровкой: 370,2 кг.

Расход тепла на разогрев ванны:

Q2

Qраз.

=

Q1

-

2

Q1

-

расход тепла на разогрев ванны

Q2

-

расход тепла на компенсацию тепловых потерь

Q1

=

(

V

*

С1

*

ρ

+

G

*

С2

+

G

*

С3

)

*

Dt

=

(

0.25

*

4150

*

1160

+

+

272.93

*

481.50

+

97.27

*

1390.0

)

*

20

=

29 402.42

кДж

 

 Q₂ = q₁ + q₂

q₁ – потери тепла нагретой жидкости через стенки

q₂ – потери тепла на испарения жидкости через зеркало электролита

q₁ = S_в* q₁^уд

q₂ = S_зер* q₂^уд

q1уд

-

162

кДж/м2

q2уд

-

1440

кДж/м2

Sст1

=

H

*

L

*

2

=

1.55

м2

Sст2

=

H

*

B

*

2

=

0.88

м2

Sдна

=

B

*

L

=

0.53

м2

Итого площадь поверхности ванны: 2,96 м²

Поверхность зеркала электролита:

Sзерк

=

0,53

м2

Поэтому потери тепла:

q1	=	479,5		кДж
q2	=	763,2		кДж
Q2	=	q1	+	q2	=	1243		кДж

 

													1243
Qраз.			=	68 265,79							+		2	=	30023,78						кДж

 

Расход тепла на поддержание рабочей температуры.

Qраб.

=

Q2

+

Q3

-

Q4

 

Q3	-	потери тепла на разогрев загружаемых деталей
Q4	-	джоулево тепло, выделяемое эл. током

Джоулево тепло вводится в систему и частично компенсирует тепловые затраты, поэтому вводится со знаком минус.

Примем время разогрева t 1 час.

Q3

=

(

Gустр

*

С2

+

Gдет

*

С2

)

*

Δt

Где:

G_устр – масса устройств и приспособлений, кг;

G_дет – масса деталей, кг;

С_1т, С₂ – теплоемкость стали, 481,5 Дж/кгК

Примем массу приспособлений и токопроводов равной массе деталей, т.о. общая масса приспособлений и деталей равна 20 кг.

Q3

=

(

481,5

*

10

+

481,5

*

10

)

*

20

=

144,45

кДж

 

Q4

=

0,86

I

U

τ

=

0,86

*

101

*

2,2

*

1

=

190,1

Вт/ч

=

684,53

кДж

 

Qраб.

=

702,64

кДж

Q_раб. – то количество тепла, которое нужно ввести, для поддержания рабочей температуры 40°С.

Расход тепла за год:

Qгод.

=

Qраз.

*

n

+

Qраб.

*

Тд

Где:

n – количество дней разогрева, т.к. работа идет в 3 смены, то ванна разогревается 1 раз в неделю, поэтому принимаем n = 51 день.

Т_д – фонд рабочего времени, 5960 ч.

Qгод.

=

30023,78

*

51

+

702,64.

*

5960

=

5 706 963.89

кДж

Расчет змеевика теплообменника:

					Qраз.
Sзмеев				=	К	*	tср	*	τ

Где:

К – коэффициент теплоотдачи, К=1000 – 2000, примем К = 1000

t_ср – средняя температура пара, °С;

t - время разогрева, 1 ч.

		(	t1	-	t2	)	-	(	t3	-	t4	)
tср	=	2,3			lg		*	t1	-	t2
								t3	-	t4

Где:

t₁ – температура пара,140 °С;

t₂ – начальная температура,20 °С;

t₃ – температура конденсата,90 °С;

t₄ – конечная температура,40 °С;

						(	140		-		20		)	-		(		90	-		40			)						70
tср			=					2,3		lg		140			-		20										=		2,3		lg	2			=		80,05					C

90

-

40

 

					30023,78
Sзмеев				=	1000	*	80,05	*	1	=	0,38					м2

Находим длину змеевика:

Sзмеев

0,38

L

=

π

*

D

=

3,14

*

0,064

=

1,89

м

D – диаметр змеевика – 2 трубных дюйма, 64 мм.

Расход пара на разогрев ванны меднения:

Qраз.

30023,78

Рразогр

=

q`

-

q``

=

3128

-

378

=

10,92

кг

q`

=

t

*

Cр пара

=

140

*

22,34

=

3128

кДж/кг

q``

=

t

*

Cр воды

=

90

*

4,20

=

378

кДж/кг

Расход пара на годовую программу ванны меднения:

Ргод

=

Рразогр

*

n

+

Тд

*

Рраб

=

11 297,24

кг/год

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:   567891011  Сейчас читают про: Расчёт pH в растворах кислот и оснований. Расчёт концентраций кислот и оснований по pH Действия сотрудников ОВД при ОБНАРУЖЕНИИ взрывоопасных предметов и взрывных устройств Логические выражения и логические операции Механизм государства Виды, сроки и порядок проведения проверок СИЗОД Рентабельность, ее виды. Пути повышения рентабельности Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть  Суть дела не в полноте знания, а в полноте разумения © Демокрит ==> читать все изречения... 7585 7289 Понравился сайт? Поделись им с друзьями: