3.5. Технико - экономические и эксплуатационные показатели работы тепловых аппаратов.

Работа тепловых аппаратов характеризуется рядом технико - экономических и эксплуатационных показателей. В большинстве своем эти показатели являются относительными.

К основным показателям относятся коэффициент использования; производительность; коэффициент полезного действия (кпд); удельный расход теплоты; удельная металлоемкость; тепловое напряжение поверхности нагрева.

Коэффициент использования теплового аппарата определяется из выражения

для непрерывного действия

φ = τ_раб / τ; (3.3)

для аппаратов периодического действия

; (3.4)

где: φ - коэффициент использования;

τ_раб - продолжительность работы аппарата в смену, ч;

- продолжительность работы аппарата для одной загрузки, ч;

n - количество загрузок аппарата в смену, раз;

τ - продолжительность одной смены, ч.

Чем выше коэффициент использования аппарата, тем эффективнее он ис­пользуется на предприятии.

Под производительностью понимается количество продукции, вырабаты­ваемой аппаратом в единицу времени.

Для аппаратов периодического действия производительность рассчитыва­ется по формуле:

Q_m = 3600G / τ_i = 3600G /( τ_з + τ_обр + τ_в); (3.5)

где Q_m - производительность, т/ч;

G - масса единовременно загруженных продуктов, кг;

τ_з - продолжительность загрузки, с;

τ_обр - продолжительность тепловой обработки, с;

τ_в - продолжительность выгрузки аппарата, с.

характеризоваться удельной производительностью, т.е. производительностью, oотнесенной к массе металлоконструкций:

q = Q_m M; (3.6)

Энергетическим показателем, характеризующим тепловой аппарат, является тепловое напряжение поверхности нагрева

T = Q_затр / F_н τ; (3.7)

где Т - тепловое напряжение поверхности нагрева, Вт/м²;

F_н - площадь поверхности нагрева, м²;

τ - продолжительность работы аппарата, с.

Контрольные вопросы:

1. Какие основные требования предъявляются к тепловым аппаратам?

2. Из каких основных частей состоят тепловые аппараты?

3. Из каких материалов выполняются части аппаратов, контакти­рующих с пищевыми продуктами?

4. Какие материалы используются в качестве теплоизоляционных?

5. Какие материалы относятся к электротехническим?

6. Какие знаете типы теплообменников?

7. Какие типы теплообменников с рубашкой вы знаете?

8. Виды аппаратов с внутрилежащей поверхностью нагрева?

9. Какие технико-экономические показатели вы знаете?

4. Тепловой расчет аппарата.

4.1 Задачи конструкторском и проверочном расчета аппарата.

Различают два вида расчетов аппаратов - конструкторский (проектный) и поверочный.

Цель конструкторского расчета - определение поверхности теплообмена и конструктивных размеров аппарата. В этом случае предварительно выбирают конструкцию аппарата, а затем тепловым расчетом определяют площадь по­верхности теплообмена, конструктивные размеры этой поверхности и основ­ных элементов аппарат. Конструкторский расчет включает также гидравличе­ский и механический (прочностной) расчеты аппарата.

Целью поверочного расчет является выбор условий, обеспечивающий рациональный режим работы аппарата.

Поверочный расчет выполняется для выявления возможности использования имеющихся или стандартных теплообменных аппаратов для заданного технологического процесса. При поверочном расчете задаются размеры аппара­та и условия его работы, а неизвестной величиной является фактическая про­изводительность теплообменного аппарата. Поверочный расчет необходим также для оценки работы аппарата при режимах, отличных от номинальных (при модернизации, автоматизации или других технических мероприятиях).

Для конструкторского и поверочного расчетов аппаратов основными рас­четными уравнениями являются уравнения теплопередачи и теплового баланса. Основное уравнение теплопередачи:

Q = KFt_cp; (4.1)

где: Q - тепловая нагрузка аппарата, Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К);

F - поверхность теплоотдачи, м2;

Δtcp - средняя разность температур (движущая сила теплообмена) Общий вид уравнения теплового баланса:

Q = Q_пол + Q_пот; (4.2)

где: Q - количество подведенной теплоты в аппарате, Вт,

Q_пол - сумма составляющих полезно используемой теплоты, Вт;

Q_пот - суммарные потери теплоты в аппарате, Вт

Уравнение теплопередачи (4.1) отражает тепловой процесс односторонне, показывая лишь теплоту, прошедшую через поверхность нагрева аппарата. Уравнение теплового баланса (4.2) показывает равенство прихода и расхода те­плоты в аппарате, выражая известный закон сохранения энергии.

Работа любого теплового аппарата как периодического, так и непрерывного действия состоит из периода разогрева и стационарного периода. Период разогрева характеризуется ростом температур отдельных элементов аппарата до какого-то определенного постоянного значения, стационарный период отра­жает работу аппарата при постоянной температуре всех элементов. В связи с этим тепловой баланс аппарата составляют на нестационарный режим работы и на стационарный режим.