Потери тепла в окружающую среду

Определяем размеры боковой поверхности кожуха котла:

Fкож=3,14·Dзк·Hзк=3,14·0,76·0,5= 12м2, а также tст –

Среднюю расчетную температуру кожуха, которая в начале нагревания была 20 °С, а в момент кипения 50°С:

tст =(50+20)/2=35 °С.

Перепад температур при нагревании и кипении, равен при нагревании:

Dt1 = tст- tв=35-20=15 °С.

При кипении:

Dt2 = tст- tв=50-20=30 °С.

определяем коэффициент отдачи тепла лучеиспусканием:

С – коэффициент пропорциональности, С=4,9;

e – коэффициент черноты эмалированной стали, e=0,88;

tст – средняя температура стенки кожуха, °С;

tв – температура окружающего воздуха, °С;

aл нагр=20,8кДж/м3час°С,

aл кип=22 кДж/м3час°С

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией: средняя температура воздуха, соприкасающегося с автоклавом:

tрасч нагр =( tср + tв)/2=(35+20)/2= 27,5 °С,

tрасч кип =( 50 + 20)/2=35 °С.

Имеем коэффициенты теплопроводности для воздуха:

l=9,2·10-2 кДж/м час, °С, при t°=27,5 °С и

l=9,4·10-2 кДж/м час, °С, при t°=35 °С.

Соответственно коэффициент кинематической вязкости:

n=16,3·10-6 м2/сек при t°=27,5 °С и

n=17,1·10-6 м2/сек, при t°=35 °С.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией необходимо знать величины критериев Прандтля, Грасгофа и Нуссельта.

Критерий Прандтля (Pr) является безразмерным физическим параметром теплоносителя, в данном случае воздуха. Величина этого параметра зависит от физической природы, температуры и давления воздуха.

Для температуры 25-35 °С принимают Pr=0.722.

Критерий подобия Грасгофа (Gr) является критерием кинематического подобия для процессов теплоотдачи при свободном движении воздуха.

Критерий Нуссельта (Nu) содержит искомую величину коэффициента теплоотдачи и является критерием теплового подобия.

Gr=(gbd3Dt)/n2,

Где g – ускорение силы тяжести, g=9,81 м/сек2;

b – коэффициент объемного расширения воздуха, 1/°С.

b=1/( tст+273)= 1/( 35+273)=1/308 для периода кипения;

b=1/( tст+273)= 1/( 50+273)=1/300,5 для периода нагрева.

Dt = tст - tв – разность температур стенок кожуха и воздуха;

d3=Dзк3=0,763 – наружный диаметр котла, м.

Grнагр=(9,81·1·0,763·15)/(300,5·(16,3·10-6)2)=8,1·108,

Grкип=(9,81·1·0,763·30)/(308·(17,1·10-6)2)=14,3·108.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией определяем критерий Нуссельта:

Nu=C(Pr·Gr)n,

Где С=0,135 – коэффициент пропорциональности;

n=1/3 – показатель степени;

Pr·Grнагр=0,722· 8,1·108=584·106,

Pr·Grкип=0,722· 14,3·108=1030·106, тогда

Коэффициент отдачи тепла конвекцией:

aк нагр=Nu·lк/Dз к=13,7 кДж/м3час°С,

aк кип=Nu·lк/Dз к=17 кДж/м3час°С.

Отсюда потери тепла в окружающую среду кожухом:

Q5 зк нагр=(aл +aк)·Fкож·Dt=598,7 кДж

Q5 зк кип=(aл +aк)·Fкож·Dt=1398,4 кДж.

Потери тепла в окружающую среду шейкой котла

Боковая поверхность шейки котла

Fш=0,42 м2.

За период нагрева от комнатной температуры до кипения температура шейки в среднем:

tш=(100+20)/2=60 °С, в период кипения tш=100 °С.

Перепад температуры между tш и температурой воздуха для периода нагревания:

Dt=60-20=40 °С, а в период кипения Dt=100-20=80 °С.

Расчетная температура воздуха, соприкасающегося с шейкой котла:

В период нагревания: t°р=(60+20)/2=40 °С;

В период кипения: t°р=(100+20)/2=60 °С.

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием от шейки котла:

Другие статьи по теме

Устройство газопровода. Прокладка газовой сети
Преимущества газа по сравнению с другими видами топлива: Полнота сгорания, высокий КПД газового оборудования, отсутствие дыма и копоти, Возможность транспортировать их на большие расстояния, низкая стоимость. Однако на ряду с ...

Расчет ректификационной колонны бензол-толуол
Для разделения смеси жидкостей обычно прибегают к перегонке. Разделение путем перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при исп ...