Специальные расчеты

Теплотехнический расчет

Теплотехнический расчет выполняют для того, чтобы определить основные конструктивные параметры и размеры теплообменных аппаратов, а также требуемый расход теплоносителей (пара, воды, хладагентов и воздуха). Тепловой расчет теплообменных аппаратов основан на совместном решении теплового баланса и уравнений теплопередачи.

Из уравнения теплового баланса можно найти количество теплоты, расходуемой на тепловой процесс, а также расход теплоносителя. С помощью уравнения теплопередачи можно вычислить площадь поверхности теплообмена, необходимую для проведения теплообменного процесса.

Если технологической процесс связан с передачей теплоты (холода) через поверхность теплообмена, то площадь последней можно определить по формулам

Q = Мс_ср(t₂ – t₁), (2.17)

F = Q/(k∆tτ), (2.18)

где Q – количество передаваемой теплоты, Дж;

М – масса продукта, кг;

с_ср – средняя теплоемкость продукта, Дж/(кг·К);

t₁и t₂ – начальная и конечная температура продукта, К;

k – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К);

Δt – средняя разность температур теплоносителей, К;

τ – продолжительность процесса передачи теплоты, с.

Далее в зависимости от конфигурации поверхности теплообмена можно установить ее конструктивные размеры.

Расход теплоносителя для теплообменников непрерывного действия при неизменном агрегатном состоянии продукта. Расход охлаждающего агента или греющего пара (первичного теплоносителя) для охлаждения или подогрева продукта (вторичного теплоносителя) определяют в следующей последовательности:

· составляют тепловой баланс процесса;

· принимают начальную и конечную температуру теплоносителей в соответствии с технологическим процессом;

· по справочным данным определяют удельную теплоемкость теплоносителей;

· задают количество обрабатываемого пищевого продукта.

При необходимости в уравнении теплового баланса учитывают расход теплоты на нагрев аппарата во время его пуска.

Расход теплоносителя для теплообменников непрерывного действия при изменяющемся агрегатном состоянии продукта. Расход пара в этих теплообменных аппаратах также определяется из уравнения теплового баланса. входящие в это уравнение величины находят следующим образом:

· задают производительность аппарата по исходному или готовому продукту (одна из них может быть определена из уравнения баланса сухих веществ);

· определяют начальную температуру продукта из условий технологического процесса;

· находят конечную температуру кипения продукта по справочным данным в зависимости от его концентрации и абсолютного давления в камере, куда выходит продукт;

· теплоемкость продуктов находят по справочным данным в зависимости от их температуры и концентрации.

Параметры греющего пара выбирают так, чтобы его температура была на 15 – 20 °С выше температуры кипения продукта. Как правило, на пищевых предприятиях в качестве нагревающего агента используют насыщенный водяной пар со средним давлением 0,6 - 0,8 МПа. Приняв для расчета его рабочее давление, можно по таблицам свойств водяного насыщенного пара найти его температуру и другие параметры. Количество вторичного пара (выпариваемой влаги) определяют из уравнения материального баланса. Параметры вторичного пара зависят от абсолютного давления в вакуум-камере и определяют по тем же таблицам.

Расход теплоносителя для теплообменников периодического действия. Расход пара в теплообменных аппаратах периодического действия определяют также из уравнения теплового баланса, вид которого зависит от характера теплового процесса (охлаждения или нагревания).

Отдельные виды расчетов, условно относимых к специальным (гидравлические и др.), выполняемые при дипломном проектировании, могут быть и определяющими, и выполнять вспомогательную, проверочную роль. Это зависит от конкретного задания на проектирование. Они могут быть выделены в пояснительной записке в отдельный раздел. Рекомендации по выполнению специальных разделов можно найти в соответствующей учебной литературе.

2.9 Раздел 5 «Расчет на прочность с применением ЭВМ»

При проектировании любой машины или аппарата необходимо рассчитывать различные механические передачи и их отдельные элементы, соединения, муфты, валы и оси, подшипники, корпуса и другие детали. Эти расчеты проводятся как с целью определения конструктивных оптимальных размеров механизмов и деталей, так и с целью проверки их на прочность, надежность и долговечность.

Методики расчетов, необходимые данные и расчетные формулы даны в учебниках по курсу «Детали машин» и в соответствующих справочниках. Основные этапы расчета различных деталей и узлов машин приведены ниже.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 55; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!