Тепловой расчет двутельного котла

(Для консервов «Килька «Южная»)

Начальная температура заливки20^оС

Конная температура заливки96 ^оС

Греющий пар в нагревательной камере имеет абсолютное давление

0,3 МПа – 0,5 МПа

До кипения при степени сухости х = 0,95

Температура окружающего воздуха 20 ^оС

Коэффициент теплопередачи от пара к т/с 650 Вт/м²к

1. Объем сферической части котла

V = 2/3πR³ = 2/3 ∙3,14 ∙0,47³ = 0,218 (218 л)

Масса заливки, загруженной в котел

G = Vρf = 0,218 ∙ 1080 = 235, 44 кг

где ρ- плотность заливки = 1080 кг,м³

f - коэффициент заливки

заполнение сферы (f=1)

Поверхность нагрева котла

F = 2πR² = 2 ∙3,14 ∙0,47³ = 1,38 м²

2. Расход тепла на нагрев заливки

 

Q = G₁C₁ (t_к + t_n)

 

где G₁ - масса заливки 235,44

C₁ – удельная теплоемкость т/с – 3,6 кДж/кг ∙к

t_к и t_n - конечная и начальная температура т/с

Q₁ = 235,4 ∙ 3,6 (96-20) = 64420кДж

3. Расход тепла на испарение влаги с поверхности котла

 

Q = kF (ρ_m – φ'ρ)τ ∙ 2

 

k – коэффициент пропорциональности при скорости движения воздуха 0,5 м/с (k=0,036)

F – поверхность испарения

ρ_m – упругость паров жидкости

при температуре

ρ'_m – упругость насыщающих паров жидкости при температуре окружающего воздуха:

при 20^оС ρ_m =17,5 кг/м³

φ – относительная влажность воздуха (φ=0,7)

t – время нагрева, час.

r – теплота парообразования

r – 23,63,3 кДж/кг при t = 58 ^оС

Q₂= 0,036 ∙ 0,69 (136,08 – 0,7 ∙17,5) ∙ t = 7260 t кДж

4. Расход тепла на нагрев медной части котла

 

Q₆ = G₂C₃ (t_к + t_n), где

 

С₃ – масса медной части котла

G₃ = 2πR² ρS= 2 ∙3,14 ∙0,47³ ∙0,006 ∙8900=75м

S - толщина медной части (S = 0,006м)

ρ – плотность меди (ρ =8900 кг/м³)

С₃ – удельная теплоемкость меди

0,394 кДж/кг ∙к

t – температура пара при абсолютном давлении 0,3 Мпа

t_к – температура заливки до нагревания

t_n = 20 ^оС

Q₃ = 75 ∙0,394 ∙ (133-20) =3300 кДж

5. Расход тепла на нагрев стальной части

Q₄= 156 ∙0,482 (133 ∙20) = 8500 кДж,

где 2156 – масса стальной части, кг

0,482 – удельная теплоемкость стали, кДж/м ∙к

6. Потери тепла в окружающую среду

 

Q₅ = F₂ t (t_к + t_n) ∙3,6

 

где поверхность излучения приблизительно равна сумме поверхностей стальной части котла

(F₁ = 1,57м³) и зеркалом заливки (F₂ = 0,69м²)

t – продолжительность нагревания, час.

α - суммарный коэффициент теплоотдачи

α = 9,74 + 0,07 (t_ст + t_в)= 9,74 + 0,07 (50-80)= 11,8 Вт/м² ∙к

t_cт – температура наружней стенки, 50^оС

t_в – температура воздуха, 20^оС

Q₅ = (1,57 + 0,69) ∙ 11,8 ∙ t (50-20) ∙ 3,6 = 3000 кДж

t_к и t_n – конечная и начальная температура т/с

Q = 235,4 ∙ 3,6 (96 – 20) = 64420 кДж

7. Продолжительность процесса нагревания t

 

Q₁ + Q₂ + Q₃ = FkΔt срt – 3,6 где

 

F- поверхность нагрева котла, А = 1,38 м²

k – коэффициент теплоотдачи от пара к заливке 650 Вт/м² ∙к

тогда 64420 + 72060 t + 3600 = 1,38 ∙ 650 ∙ 6,8 ∙3,6t 212,325 t = 67720

t = 0,313 = 0,32 = 19 мин.

Отсюда Q₂ =7260 ∙0,32 = 2323,2 кДж

Q₅ = 3000 ∙ 0,32 = 960 кДж

1. Часовая производительность котла

 

 

t₁ – продолжительность загрузки и разгрузки котла

 

где

 

t₁ – продолжительность загрузки и разгрузки котла (15 мин)

9. Количество котлов для приготовления заливки при производстве консервов

 t = 25 мин.

V' = V ∙ ρ = 0,215 м³ ∙ 1080 кг/м³ = 235,44 кг

ρ = 1080 кг/м³

котел

10. Количество испаряющейся влаги за время прогрева заливки

W _вл = 3,07t = 3,07 ∙ 0,32 = 7 кг

11. Общий расход тепла

Q_общ =Q₁ +Q₂ +Q₃ +Q₄ +Q₅ = 79500 кДж

12. Расход пара за время работы

 

 где

 

i_к – удельное теплосодержание продукта при абсолютном давлении в первой рубашке котла 0,3 МПа

i – удельное теплосодержание пара при абсолютном давлении 0,5 Мпа

х =0,95 (i – 2640 кДж/кг)

Часовой расход пара