Целью расчета является уточнение расхода тепловой энергии на процесс при заданной производительности и конкретном видовом составе рыбы.
Расчет установки при работе ее в 1-м режиме.
Для определения расхода тепла на процесс необходимо построить процесс на У-х–диаграмме.
Первоначально определим Xсм - влагосодержание смеси свежего рециркуляционного воздуха:
Xсм= (V0X0 + VрX2 )/( V0 + Vр), (1.1)
где V0 - секундный расход свежего воздуха;
X0 - влагосодержание свежего воздуха (его находим по
У-х–диаграмме);
Vр - секундный расход рециркулируемого воздуха;
X2 - влагосодержание воздуха или дымовоздушной смеси при выходе из установки.
На У-х–диаграмму (рисунок 5) наносим точки А и С и соединяем их отрезком АС. Пересечение отрезка с линией Xсм характеризуется точкой В (Усм = 110 кДж/кг; tсм = 47 °C).
Для нахождения точки Д – параметров воздуха после калорифера, необходимо найти отношение Δ/l, отложить в масштабе отрезок соответствующий Δ/l от точки С вверх (при Δ/l отрицательном) по линии X = const. Получим точку С1 параметры воздуха на выходе из камеры в случае теоретической сушилки. Пересечение линии
У = const, проходящей через точку С1, и линии Xсм = const, проходящей через точку В, даст точку Д – параметры воздуха после калорифера.
Перед первым режимом металлические части камеры разогревают до 80 °C. Тогда внутренний тепловой баланс камеры будет выглядеть следующим образом:
Δ = qст + Cвtр1 - (qм + qт + qп), (1.2)
где qм = [((Gp1 – Wц1)/ τц1) (C2 (tр2 - tр1))]/W1, (1.3)
qт = ((Σ Мт)/ τц1) Cт (tт2 - tт1)/W1, (1.4)
qп = Qп/ W1 = [Fα(tст - tв) ]/W1, (1.5)
qст = (Мм / τц1 )[Cт (tм1 - tм2)]/W1, (1.6)
Cв = 4180 кДж/(кгC°) теплоемкость воды;
tр1 = 40 °C - температура рыбы в конце первого режима подсушки;
Gp1 = 690 кг – единовременная загрузка рыбы в камеру;
Wц1 – количество влаги, удаляемое в первом режиме, считается по формуле
Wц1 = Gp1·Xⁿ1, (1.7)
где Мт = 400 – масса металлических частей клетей с рыбой;
Xⁿ1 = 0,03 - потери на общую массу рыбы в первом режиме;
τц1 = 1800 с – продолжительность 1-ого режима;
tр2 = 85 °C – температура рыбы в конце 1-ого режима;
C2 - теплопроводность рыбы (3,0-3,6 кДж/(кг∙C°));
Cт = 480 Дж/(кг∙C°) – теплоемкость металла;
tт2 - конечная температура металлических частей клетей;
tт1 - начальная температура металлических частей клетей;
W1 - производительность камеры по испаренной влаге, рассчитывается по формуле
W1 = Wц1 /τц1 (1.8)
F = 40 м² поверхность камеры;
α – коэффициент теплоотдачи от стенки камеры к наружному воздуху, рассчитывается по формуле
α = 9,76 + 0,07(tст - tв), (1.9)
где tст = 52 °C – температура поверхности изоляции в 1-м режиме;
tв = 25 °C – температура воздуха в помещении цеха;
qст – дополнительный расход тепла от металлических частей камеры;
Мм = 4000 – масса металлических частей камеры;
tм1 = 80 °C – температура разогретых металлических частей камеры перед началом 1-ого режима;
tм2 - температура разогретых металлических частей камеры в конце
1-ого режима;
Расчет
Xсм = (0,015· 0,56 + 3,2 · 0,028)/(3,2 + 0,56) = 0,026 кг/кг;
Wц1 = 690 · 0,03 = 20,7 кг;
W1 = 20,7/1800 = 0, 0115 кг/с;
α = 9,76 + 0,07(52 - 25) = 11,65 Вт/(м²C°);
qм = [((690 – 20,7)/1800)(3500(85 – 40))]/0,0115 = 5092500 Дж/кг;
qт = (400/1800)480(52 - 25)/0,0115 = 250435 Дж/кг;
qп = 40 · 11,65(52 - 25)/0,0115 = 109408,7 Дж/кг;
qст = (4000/1800) 480(80-52)/0,0115 = 2597101 Дж/кг;
Cвtр1 = 40·4180 = 167200 Дж/кг;
Δ=167200+2597101-(5092500+250435+109408,7)=-2688,043 кДж/кг;
l = 1/( X2 - X0), (1.10)
l = 1/(0,028 – 0,015) = 77 кг/кг;
Отношение Δ/l = 34,9 кДж/кг;
Откладываем на У-х–диаграмме отрезок СС1 , соответствующий Δ/l, и через точку С проводим линию У = const до пересечения с линией
Xсм = const, в месте пересечения линий получаем точку
Д – параметры воздуха после калорифера (У1 = 145 кДж/кг;
t1 = 77 °C).
Найдем степень рециркуляции воздуха
n = Xсм – X0/ X2 – Xсм, (1.11)
qк = l (n + 1)( У1- Усм), (1.12)
Qк – расход тепла на нагрев и испарение влаги из рыбы, рассчитывается по формуле
Qк = qк ∙ W1 (1.13)
n = 0,026 – 0,015/(0,028 – 0,026) = 5,5;
qк = 77∙(5,5 +1)(145 - 110) = 17517,5 кДж/кг;
Qк = 17517,5 0,0115 = 201,45 кВт.
Установленная мощность нагревателей Nц = 135 кВт. Таким образом расход тепловой энергии в первом режиме меньше установленной мощности.
Расчет установки при работе во втором режиме.
Для того, чтобы найти расход тепла во втором режиме, необходимо так же как и в первом режиме, найти У1 и Усм.
Нанесем на У-х–диаграмму параметры дыма после дымогенератора (точка Д’’) и дымовоздушной смеси на входе в камеру копчения (точка Д’). Соединим эти точки линией (рисунок 6). Отложим на полученной прямой отрезок Д’’ Д, равный ¼ отрезка Д’’ Д’. Параметры точки Д:
Ук = 210 кДж/кг; t1 = 115 °C; Xсм = 0,034 кг/кг.
Определим внутренний тепловой баланс камеры по формуле
Δ = Cвtр2 - (qм + qт + qп + qст) (1.14)
В правой части уравнения внутреннего теплового баланса для второго режима температура стенок камеры меньше температуры дымовоздушной смеси, поэтому в отличие от первого режима требуется тепло qст на подогрев стенок камеры до средней температуры дымовоздушной смеси, циркулирующей в ней.
qм= [((Gp 1 – Wц1 - W2)/ τц2) (C2 (tр2 - tр1))]/W2; (1.15)
qт = ((Σ Мт)/ τц2) Cт (tт2 - tт1)/W2; (1.16)
qп = Qп/ W2 = [Fα(tст - tв) ]/W2; (1.17)
qст = (Мм / τц2 )[Cт (tм2 – tм1)]/W2; (1.18)
Cв - теплоемкость воды;
tр1 = 40 °C - температура рыбы в конце первого режима подсушки;
Gp1 = 680 кг – единовременная загрузка рыбы в камеру;
Wц2 = 183,6 кг – количество влаги, удаляемое во втором режиме, определяется по формуле
Wц2 = Gp1·Xⁿ2, (1.19)
где Xⁿ2 = 0,27 - потери на общую массу рыбы во втором режиме;
τц2 = 7000 с – продолжительность 2-ого режима;
C2 - теплопроводность рыбы (3,0-3,6 кДж/(кг∙C°));
где Мт = 400 – масса металлических частей клетей с рыбой;
Cт = 480 Дж/(кг∙C°) – теплоемкость металла;
tт2 - конечная температура металлических частей клетей, рассчитывается по формуле
tт2 = (t’1 + t2)/2 (1.20)
tт1 - начальная температура металлических частей клетей;
W2 = Wц2 /τц2 = 0,0268 кг/с - производительность камеры по испаренной влаге;
F = 40 м² поверхность камеры;
α = 9,76 + 0,07(tст - tв), (1.9)
tст = 82 °C – температура поверхности изоляции во 2-м режиме;
tв = 20 °C – температура воздуха в помещении цеха;
qст – дополнительный расход тепла от металлических частей камеры;
Мм = 4000 – масса металлических частей камеры;
Расчет
Wц2 = 690·0,28 = 193,2 кг;
tт2 = (100 + 92)/2 = 96°C;
qм =[((690 – 20,7 – 193,2)/7200)(3500(85 - 40))]/0,0268= 387873,1 Дж/кг;
qт = (400/7200)·480(96 - 52)/ 0,0268 = 43343,3 Дж/кг;
qп = 40 · 11,65(52 - 25)/0,0268 = 469477,6 Дж/кг;
qст = (4000/7200) 480(80-52)/0,0268 = 275820,9 Дж/кг;
Cвtр2 = 85·4180 = 355300 Дж/кг;
Δ=355300–(387873,1+43343,3+469477,6+275820,9)=-821,2 кДж/кг;
Продолжим построение процесса на У-х–диаграмме. Из точки Д’ проведем вниз линию X = const. На этой линии возьмем произвольную точку f и через нее проведем отрезок, перпендикулярный этой линии, до пересечения сУ = const, проходящей через точку Д’. Точку пересечения обозначим l. Отрезок fl равен 20 мм. Отложим вниз (Δ < 0) от точки l отрезок lЕ.
lε = lf Δ Mx/My, (1.21)
где Mx и My- масштабные коэффициенты диаграммы.
lε = 20 · 821,2 · (0,45 10 ³/0,57).
Пересечение линии Д’Е с изотермой, равной t2 = 94 °C, дает точку
С – параметры дымовоздушной смеси на выходе из камеры,
X2 = 0,048 кг/кг.
Соединив точку С с точкой А (t0 = 25 °C; φ0 = 75 %), получим линию процесса смешения воздуха с дымовоздушной смесью перед калорифером.
l = 1/( X2 - X0), (1.10)
l = 1/(0,048 – 0,0115) = 27,4 кг/кг;
Пересечение отрезка АС с линией X = const, проходящей через точку Д, дает точку В – параметры воздуха на входе в калорифер
(Усм = 152 кДж/кг; t1 = 67 °C; Xсм = 0,032).
n = Xсм – X0/ X2 – Xсм = 0,032 – 0,0115/(0,048 – 0,032) ≈ 1.3
Расход циркулируемой смеси на калорифер рассчитываем по формулам
lсм = (l + ln), (1.11)
qк2 = lсм ( У1- Усм), (1.12)
Qк = qк2 W2, (1.13)
Тогда
lсм = 27,4 + 27,4·1,3 = 63 кг/кг;
qк2 = 63 (210 - 152) = 3654 кДж/кг;
Qк = 3654 · 0, 0268= 97,9 кВт.
Таким образом расход тепловой энергии во 2-ом режиме меньше установленной мощности.
2.Уточнение характеристик рециркуляционного и вытяжного вентиляторов
Расход воздуха или дымовоздушной смеси на циркуляцию:
Lp = li (ni + 1)Wi, (2.1)
где Wi - производительность по испаренной влаге в
каждом режиме (i=1, i =2);
ni - степень рециркуляции в каждом режиме.
Расход воздуха или дымовоздушной смеси на циркуляцию в первом режиме:
Lp1 = 77 · (5,5 + 1) · 0,0115 = 5,75 кг/с;
во втором режиме:
Lp2 = 27,4 · (1,3+1) 0,0268 = 1,69 кг/с.
Производительность вытяжного вентилятора в режиме I:
Lв1 = l W1 , (2.2)
Lв1 = 77 · 0,0115 = 0,88 кг/с.
Производительность вытяжного вентилятора в режиме II:
Lв2 = l1 W1 + nglp2 , (2.3)
где ng – степень смешивания дыма с дымовоздушной смесью.
Lв2 = 27,4 0,0268 + 2,56/4 = 1,37 кг/с.
Объемный расход воздуха или дымовоздушной смеси :
Vi = ρсв (1 + x) Li , (2.4)
где ρсв – плотность сухого воздуха , кг/м³;
x – влагосодержание сухого воздуха;
Li- расход сухого воздуха в каждом из режимов на циркуляцию или вытяжку;
Объемный расход воздуха в режиме I:
V1 = 1,2047 (1 + 0,028) 5,75= 7,12 м³/с;
Объемный расход воздуха в режиме II:
V2 = 1,2047 (1 + 0,048) 1,69 = 2,13 м³/с.
3. Правила и мероприятия по обеспечению техники безопасности
На установке могут работать люди, сдавшие необходимый технический минимум по устройству и эксплуатации установки и прошедшие инструктаж по технике безопасности.
Перед началом работы необходимо проверить:
· заземление электрооборудования установки;
· натяжение приводных ремней и цепей;
· наличие защитных кожухов на вращающихся частях привода;
· наличие и исправность контрольно-измерительных приборов;
· исходное положение переключателей в шкафу электрооборудования;
· надежность фиксации клетей с решетами на роторе.
Клети следует загружать решетами с рыбой равномерно во избежание дисбаланса при вращении.
Меры предосторожности при работе на установке:
· не открывать дверь камеры;
· не производить регулировку натяжения приводных ремней и цепей до полной остановки привода;