Расчет шпарильного чана для тушек птиц (стр. 4 из 5)

(33)

где

- критерий Грасгофа

Критерий Pr и Pr¹ определяют при температуре греющей среды и тепловоспринимающей поверхности.

При T=60˚С, Pr=2,98;

при Т=17˚С, Pr=8,77 [10,стр.262]

где g – ускорение свободного падения, м/с²;

ν – коэффициент кинематической вязкости, м²/с, ν=0,6281∙10^-6 м²/с;

β – коэффициент объемного расширения, К^-1, β=4,056 К^-1; [10, с.269]

∆t – разность температур воды и стенки, К, ∆t=43˚С;

При свободном режиме движения жидкости в чане принимают l=H, где H – высота чана. Коэффициенты С и n в зависимости от вида и режима течения равны:

Gr∙Pr=3846.7∙10⁹∙2.95=11347.765∙10⁹

(GrPr)>10⁹, следовательно режим течения – турбулентный; С=0,15; n=0,33

(34)

Коэффициент теплоотдачи от наружной стенки аппарата к воздуху при температурах до 150˚С можно приближенно определить по формуле:

(35)

где ∆t – разность температур поверхности и воздуха, ˚С, ∆t=43˚С, (см.выше).

3.3 Потери теплоты с открытой поверхности воды в чане происходят вследствие конвекции, лучеиспускания и испарения влаги. Суммарный коэффициент теплоотдачи от поверхности в воздуху

(36)

где α_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м²К;

α_л – коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, Вт/м²К.

Для плоской горизонтальной поверхности коэффициент теплоотдачи конвекцией Вт/м²К:

где С=0,76; n=0,25.

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием Вт/м²К:

(37)

где С – действительная константа лучеиспускания;

β – температурный коэффициент.

Для горизонтальной поверхности

С=

, (38)

Где

= 0,95…0,96- степень черноты воды;

- степень черноты окружающих оцинкованного;

С=

Для _цинкованого железа ε₂ = 0,23…0,38, оштукатуренных поверхностей ε₂= 0,95, покрытых масляной краской ε₂ =0,92.

Температурный коэффициент:

Β =

, (39)

где Т_в, Т_воз – температура поверхности воды и окружающего воздуха, К

β=

Тогда найдем коэффициент теплоотдачи лучеиспускания ,[Вт/(м²∙К⁴)]:

α_л =4,3∙1,18=5,074 Вт/(м² ∙К⁴),

Тогда тепловые потери от конвекции и лучеиспускания (Дж):

Q_{сум =} α_сум ∙F_св∙(t _в – t _возд)∙ τ, (40)

Где F_св – площадь свободной поверхности воды, м²;

τ- продолжительность работы аппарата, с;

F_св=l∙b=8.595∙2.4=20.628м

Q_сум =265,074∙20.628∙(60-17)∙32 =7523.894кДж

Коэффициент теплоотдачи К (Вт/м²К):

(41)

где

-коэффициент теплоотдачи со стороны горячей воды к стенке , Вт/(м ·К);

-толщина стенки или слоя стенки, м;

-соответствующий коэффициент теплопроводности материала;

-коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающей среде, Вт/(м ·К)

К=

Вт/(м ·К)

Q_с1= 12·17,79·32·43=293748,48 Дж;

Q_c2=12·4,97·32·43=82064,64 Дж;

Q_дно = 12·20,628·32·43=340610 Дж;

Q_c= Q_с1+ Q_c2+ Q_дно=293748,48 +82064,64 +340610=716423,12 Дж

3.4 Найдем расход пара с учетом теплоты, затраченной на эксплуатацию оборудования

D=

, (42)

где ∑Q – сумма теплот, кДж

= 0,50513+5,09+322,682+7523,894=7852,17кВт

= Q_с1+ Q_c2+ Q _дно=293748,48 +82064,64 +340610=716423,12 Дж;

D=

кг/с

3.5 Потери теплоты испарением (Дж)

Q_и = r∙ G_и∙ τ, (43)

где r- скрытая теплота парообразования , Дж/кг;

τ- продолжительность работы аппарата, с;

G_и- количество испарившейся воды, кг/с;

G_и = β_и ∙F_св ∙( р_п –р_воз ), (44)

где β_и- коэффициент скорости испарения, кг/(м³*с*Па);

р_п- давление насыщенного пара над поверхностью воды при данной температуре, Па;

р_воз- парциальное давление пара в воздухе, Па [1, с.512];

G_и=5,074∙10

∙20.628∙(15694-2063) =0,143 кг/с,

Для неподвижного воздуха β_и =4,8∙10^-7 кг/(м²∙с∙Па).Для движущегося воздуха коэффициент скорости испарения [кг/(м²∙с∙Па)] вычисляют по формуле:

β_и = 1,55∙10^-7∙(ρ_воз ∙v_возд)^0,8, (45)

где ρ_воз- плотность воздуха ,кг/ м³4

v_возд- скорость движения воздуха, м/с.

Q_и= 2368∙0.143 ∙32= 10,836кДж;

3.6 Масса острого пара (кг)

При нагревании воды в чане острым паром маса острого пара (кг ):

G_п = Q/( i_п- с_в∙ t_к) , (46)

где Q- суммарный расход при начальном нагревании воды в находят шпарки , Дж

i_п- удельная энтальпия пара, Дж/кг;

с_в- удельная теплоемкость конденсата, Дж/(кг˚С);

t_к- конечная температура воды в чане, ˚С;

При нагревании воды от начальной температуры t_н до конечной температуры и находят это значение следующим образом:

3.7 Масса глухого пара (кг)

Масса глухого пара в теплообменнике (кг) при нагревании глухим паром

G_п =

, (47)

где

= 1,02…1,05- коэффициент , учитывающий данные потери;

п – удельная энтальпия греющего пара, Дж/ кг ;

к = c_в*t_к – удельная энтальпия отводимого из данных конденсата, Дж/ кг;

Энтальпию пара определяют по табличным данным.

п =2747 кДж/кг;

к = c_в*t_к = 4180* 60= 252 кДж/кг, [8, с.421]

G_п =

3.8 Часовой ресурс утилизируемой теплоты (Дж/кг)

Q _ут = М_т*

, (48)

где М_т – объемный расход топлива, м³/ч;

I_г¹, I_г²- энтальпия газов перед и после теплообменника , Дж/ м³

φ= 0,7- доля конденсируемых водяных паров в дымовых газах ;

Q₁ , Q₂ – высшая и низшая теплоты сгорания топлива , Дж/ м³_.

Высшая теплота сгорания Q₁=(39,5…42,0) МДж/м³ , низшая Q₂-=(35,8…38,8) МДж/м³.

В предварительных расчетах энтальпию дымовых газов в зависимости от температуры принимают равной: при 40˚С- 600 кДж/ м³, при 100˚С- 1500 кДж/ м³, при 300˚С- 4600 кДж/ м³.

М_т = G/ρ , (49)

G- массовый расход, кг/ч;

ρ- плотность тушки птицы, кг/ м³

М_т = 4800/1030= 4,66 м³/ч;

Q _ут =4,66∙

=17242 кДж/ ч;

Объемный расход горячей воды( м³/ч), получаемой в контактном теплообменнике,

G_в = Q _ут∙η_г /

, (50)

Где η_г= 0,92…0,95- КПД использования теплоты в контактном газовом теплообменнике;

С_в – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг∙ К);