Проектирование специального оборудования для ремонта ТЭД. Расчет электрической печи для сушки якорей и остовов ТЭД. Конструкция печи и её особенности, страница 2

– число Прандтля P_Z = 0,704.

Скорость воздуха в узком сечении пучка

,                                          (4)

где G_C – массовый расход воздуха, G_C  = 0,916 кг · с/м³;

 м/с;

Определяем число Рейнольдса

;                                                  (5)

.

Следовательно, имеем смешанный режим течения. Теплоотдача третьего и последующих рядов определяется по формуле из [10]

.                               (6)

Для шахматного пучка: при <2 имеем

;                 (7)

.

Определяем коэффициент теплоотдачи

                                ;                                           (8)

 Вт/(м²∙⁰С)

Так как число рядов в пучке велико, то влияние двух первых рядов несущественно и может не учитываться.

Тепловой поток от поверхности труб пучка к воздуху

;                                  (9)

 Вт

Повышение температуры воздуха проходящего через пучок

;                                       (10)

 ⁰С

2.1.3 Расчет  электрического калорифера сушильной печи

Теплоизоляцию печи подбираем так, чтобы температура наружной стенки не  превышала  40 ⁰С   или  чтобы  коэффициент  теплопередачи   был  равен  3,489  Вт/ (м² К), согласно рекомендации.

,                                                 (11)

где  R  – термическое сопротивление стенки,  К/Вт;

t_с1– температура воздуха внутри печи, ⁰С;

t_с2– температура воздуха снаружи печи, ⁰С.

Для модернизации печи применим многослойную теплоизоляцию – изнутри печи слой асбестового листа, затем – слой стекловолокна. Обшива печи приведена на чертежном листе 3 графической части проекта. Для такой теплоизоляции с учётом термических сопротивлений материалов найдём тепловой поток:

 Вт.

Время нагрева изделия

,                              (12)

где   q  –    масса изделия, кг;

с   –    удельная теплоемкость изделия, 0,486 ∙ 10³ Дж/(кг ∙ К);

t'  –    температура изделия до введения в печь; °С;

f″  –    температура изделия после введения в печь, ⁰С;

α –    коэффициент теплопередачи от воздуха к изделию, α = 7,09;

t_n–    температура печи, ⁰С;

F  –    поверхность изделия, м²;

 ч.

Расход тепла на нагрев материала

,                                      (13)

где М  –  масса всего материала, кг,

С_м  –  удельная теплоемкость высушенного материала, кДж/(кг ∙ ⁰С);

t_ср   –  средняя температура изделия после нагрева, °С;

t_в   –  температура изделия до нагрева, °С.

 кДж.

Этого количества тепла достаточно для нагревания материала в течении 6,3 часа.

Тепло, отнесенное к одному часу, составит

кДж/ч.

Расход тепла на испарение влаги _ж

,                                           (14)

где ω– количество влаги удаленной из материала при сушке, кг; ω = 12 кг;

 i_n  – энтальпия перегретого пара, кДж/кг ; i_n = 2571 кДж/кг;

 i_ж – энтальпия  воды  при  начальной  температуре  материала,  кДж/кг;

        i_ж = 84,1 кДж/кг.

 кДж

Тепло, отнесенное к 1 часу, на испарение влаги составит

 

Расход тепла на нагревание печи

                                   (15)

где М_п –  масса печи, кг;

С_п  – теплоемкость материала печи, кДж/(кг•°С), С_л = 0,40 кДж/(кг•°С);

t_ср   – средняя температура печи, °С;

t_в     – температура окружающего воздуха, °С .

 кДж.

Из рекомендации [9] печь нагревается в течении 2,2 часа. Тепло, отнесенное к 1 часу на нагревание печи, составит

 

Тепловые потери при использовании печи принимаем 10% от расхода тепла на нагревание печи

                                                             Вт

Сумма общего теплового потока составит

                (16)

 

 Вт.

Выбираем мощность калорифера согласно расчету 37 кВт.

Мощность калориферной установки по рекомендации (11) можем проверить по формуле:

,                                   (17)

где расход воздуха через калорифер, кг/ч

С–  удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·^оС); С = 1 кДж/(кг•^оС);

t_к  –  температура воздуха после калорифера ^оС,t_к  = 145 °C;

t_n  – температура воздуха перед калорифером с учетом подогрева воздуха в теплообменнике, ^оС;

0,278 –   коэффициент перевода кДж/ч в Вт.

                                                    (18)