2.Тепловой расчет
А. Полезный расход тепла характеризуется общим уравнением (12),
(12)
где – удельный расход тепла на оттаивание, кДж/м3;
–плотность древесины при заданной влажности, кг/м3;
–удельная теплоемкость при этой температуре, °С;
- средняя температура сортимента в конце обработки, °С;
–температура на поверхности карандаша, °С.
Эта формула справедлива при полном оттаивании сортиментов с последующим нагреванием (т. е. при ).
Б. Тепловые потери
Все основные виды тепловых потерь(Qконв, Qисп, Qогр) имеют только устройства с открытой водной поверхностью, в частности бассейны с мотовилом.
Qпот=Qконв+Qисп+Qогр
Qпот = 11,61 + 12,85 + 3,09 = 27,54 кВт
Потери тепла через ограждения определяем по следующей общей формуле (13), кВт
(13)
где – потери тепла через боковые стенки, кВт;
- потери тепла через дно бассейна, кВт.
2,71 + 0,37 = 3,09 кВт.
Потери тепла через боковые стенки определяем по формуле (14), кВт
Qб.ст. = Fб.ст ∙ K(tc – tб.ст)∙10-3 , (14)
где Fб.ст – площадь боковых стен бассейна, м3;
K – коэффициент теплопередачи, K = 1,2…1,5 Вт/(м2∙°С);
tс – температура агента обработки, °С;
tб.ст – температура стен, , гдеtдна=0…4°С(температура наружной поверхности дна), t0=5°C.
Qб.ст.= 38,92∙1,5∙(50 – 3,5)∙10-3 = 2,71 кВт .
Площадь боковых стен бассейна рассчитывается по формуле (15), м3
Fб.ст = 2hб(B+Lср), (15)
где hб - глубина бассейна, hб = RM +0,5,м ;
B– ширина бассейна, B = 2 RM +0,2;м ;
Lср – средняя длина бассейна (средняя линия трапеции),
Lср = L+ (L+ 0,3)/ 2, L =lр +0,4,где lр - длина чурака, м.
Fб.ст = 2∙2,8∙(4,8+2,15) = 38,92 м2.
Потери тепла через дно бассейна рассчитывается по формуле (16), кВт
= Fдна ∙0,5∙K∙(tc-tдна)∙10-3, (16)
где Fдна– площадь дна бассейна, м2;
tдна – температура дна бассейна, °С.
= 10,32 ∙ 0,5 ∙ 1,5 ∙(50-2)∙ 10-3 = 0,37 кВт.
Площадь дна бассейна рассчитывается по формуле (17) , м2,
Fдна = B∙Lср, (17)
Fдна = 4,8 ∙ 2,15 = 10,32 м2.
Теплопотери вследствие конвективной теплопередачи с открытой водной поверхностью определяем по формуле (18), кВт
Qконв = F∙α∙(tc- t0)∙10-3, (18)
где α – коэффициент теплообмена, Вт/(м2∙°С), α = 25 Вт/(м2∙°С);
t0 - температура окружающего воздуха, °С;
F – открытая водная поверхность бассейна,F= Fдна, м2.
Qконв = 10,32 ∙ 25 ∙(50-5) ∙10-3 = 11,61 кВт.
Затраты тепла на испарение воды с поверхности бассейна рассчитываются по формуле (19), кВт
Qисп=F∙r0∙i(кВт), (19)
где F– площадь теплоотдающей поверхности, м2(принимается равной площади дна бассейна);
r0 = 2490 кДж/(кг*°С) – скрытая теплота парообразования,
i– количество воды, испаряющейся с 1 м2 поверхности в секунду, зависит от температуры агента обработки и принимается по рекомендациям[1, с. 74]
Qисп= 10,32 ∙ 2490 ∙ 5∙10-4= 12,85 кВт,
Удельный расход тепла на потери, отнесенный к 1 м3 обрабатываемой древесины определяем по формуле (20), кДж/м3
(20)
Суммарный удельный расход тепла на обработку, кДж/м3, определяем по формуле (21)
(21)
где – тепловой расход тепла, кДж/м3;
–удельный расход тепла на потери, кДж/м3
- коэффициент, учитывающий дополнительные элементы потерь.
Полный расход тепла в единицу времени, кВт, т.е суммарную тепловую мощность установки, определяем по формуле (22)
(22)
Расход теплоносителя в единицу времени определяем по формуле (23)
(23)
где – температура горячей воды, подаваемой в бассейн,°С;
–температура обрабатываемой среды в бассейне, °С.
Термический коэффициент полезного действия установки для теплового обработки определяем по формуле (24)
(24)
На основе расчетов теплопотерь построена гистограмма рис.2, которая показывает где наибольшее значение теплопотерь.
Рис.2. – гистограмма теплопотерь.
На рис.2 видно что наибольшее значение теплопотерь имеют затраты тепла на испарение воды с поверхности бассейна.