4.2 Расчет теплового баланса. Тепловой расчет электрического шкафа


4.2 Расчет теплового баланса. Разработка системы, которая поддерживает определенную температуру в шкафу системы автоматического управления

Похожие главы из других работ:

Поверочный расчет конвективных поверхностей нагрева котла ТП–230

12. Расчет невязки теплового баланса котла

, где ; для фестона; . . . Невязка теплового баланса котла не превышает 0,5%. Нормативное требование выполняется. Расчет закончен...

Поверочный расчет парогенератора К-35-40

2.7 Расчет невязки теплового баланса парогенератора

...

Поверочный расчет парогенератора К-35-40

Расчет невязки теплового баланса парогенератора

Таблица...

Проект водонагревательной установки непрерывного действия

2. Расчет теплового баланса аппарата

Уравнение теплового баланса Расход греющего теплоносителя тепловой баланс пластинчатый кожухотрубчатый где r=2065,6 кДж/(кг·К) при температуре насыщения tн=164,95 єС и при заданном давлении P=0,7 МПа из [3]...

Расчёт осветительной установки в бассейне ЦОО "Тайфун"

3.2 Расчет теплового баланса

Тепловую мощность системы отопления определяют на основании уравнения теплового баланса: , (3.8) где Фогр - тепловая мощность, теряемая через наружные ограждения, Вт; Фв - тепловая мощность, расходуемая на нагрев приточного воздуха...

Расчёт утилизационного котла судна

3. Расчет теплового баланса судна

Общее количество теплоты, потребляемой на судне в ходовом режиме, определяется уравнением Qуст = Qгд + Qвд + Qвтг где Qгд, Qвд, Qвтг - количество теплоты...

Тепловой расчет котельного агрегата ДЕ-25-14

2.11 Расчет невязки теплового баланса парогенератора

Таблица 2...

Тепловой расчет котельного агрегата ДЕ-25-14

Расчет невязки теплового баланса парогенератора

Наименование Расчетная формула или способ определения Расчет Расчетная температура горячего воздуха, tГ.В,0С Из расчета воздухоподогревателя 300 Энтальпия горячего воздуха, I0Г.В, кДж/ м3 То же 4307,264 Количество теплоты...

Тепловой расчет парогенератора БКЗ-75-39 ФБ

17. Расчёт невязки теплового баланса парогенератора

Величина Величина Расчёт Наименование Обозначение Расчётная формула или способ определения Расчётная температура горячего воздуха Из расчёта воздухоподогревателя єС 350 Энтальпия горячего воздуха при расчётной...

Тепловой расчёт котла БКЗ-420-140НГМ

10. Расчет невязки теплового баланса парогенератора

1) Потери тепла с уходящими газами 2) Сумма тепловых потерь: 3) КПД котла: 4) Расчётный расход топлива: Полезно использованное в котлоагрегате тепло: . Полный расход топлива: . Расчетный расход топлива: . 5) Тепло...

Тепловой расчёт промышленного парогенератора K-50-40-1

3. Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива

Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива преждставлен в таблице 3 ТАБЛИЦА 3...

Тепловой расчёт промышленного парогенератора K-50-40-1

8 Расчёт невязки теплового баланса парогенератора

Расчёт невязки теплового баланса представлен в таблице 8 ТАБЛИЦА 8 Величина Величина Расчёт Наименование Обозначение Расчётная формула или способ определения Расчётная температура горячего воздуха Из расчёта...

Тепловой расчёт промышленного парогенератора ГМ-50-1

3. Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива

Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива преждставлен в таблице 3 ТАБЛИЦА 3...

Тепловой расчёт промышленного парогенератора ГМ-50-1

8 Расчёт невязки теплового баланса парогенератора

Расчёт невязки теплового баланса представлен в таблице 8 ТАБЛИЦА 8 Величина Величина Расчёт Наименование Обозначение Расчётная формула или способ определения Расчётная температура горячего воздуха Из расчёта...

Энергосбережение на предприятиях текстильной и легкой промышленности

Принцип составления теплового баланса предприятия. Расчет и анализ производственных потерь на предприятии

Тепловой баланс является основой для анализа уровня технической оснащенности и энергонасыщенности предприятий, эффективности использования энергетических ресурсов в производстве конечной продукции...

fis.bobrodobro.ru

7.13 Выбор шкафа

Установка оборудования в герметичном корпусе необходима при некоторых неблагоприятных условиях окружающей среды: наличие пыли, коррозийных газов, большой влажности с риском конденсации и капле образования, попадания брызг и т.д.Исходя из размеров помещаемого в шкаф оборудования, выбираем шкаф NSYCRNG128400 фирмы Schneider Electriс.

Рисунок 37 Шкаф Schneider Electric NSYCRNG128400

Таблица.31 Технические характеристики

Диапазон

Spacial CRN

Применение для устройства

Универсальный

Номинальная высота

1200 мм

Ширина шкафа

800 мм

Глубина шкафа

400 мм

Тип принадлежностей

Настенный монтаж

Удобство для доступа

Передняя сторона 

Толщина

1.5 мм 

7.14 Тепловой расчет шкафа

Выбор устройства регулирования температуры зависит от мощности, выделяемой работающими компонентами, и мощности естественного теплообмена, осуществляемого через стенки шкафа. Можно рассчитать температуру внутри шкафа и определить, нужны ли дополнительные устройства для регулирования температуры, принимая во внимание требуемые значения внешней и внутренней температур.

Характеристики шкафа

Шкаф со всесторонним доступом:

S = 1.8 * H * (B + H) + 1.4 * B * H;

S = 1.8 * 1.2 * (0.8 + 0.4) + 1.4 * 0.8 * 0.4 = 3.04 м2;

Мощность, выделяемая работающими компонентами

Выделяемая мощность установки определяется путем сложения мощносте

каждого установленного устройства.

Робщ = Рпч + Равт + Равт + Рконт+PКОНТ;

Робщ = 1559+ 16+3+ 3+16= 1597 Вт;

Характеристики окружающей среды

Максимальная температура окружающей среды:

Токр.макс = +40°С;

Минимальная температура окружающей среды:

Токр.мин = -10°С;

Средняя относительная влажность:

rH = 70%;

Точка росы:

TrH = 34°С;

Требуемые средние значения внутренней температуры

Зависят от типа оборудования и от характеристик окружающей среды. Максимальная внутренняя температура: Tтр.макс = 50°С;

Минимальная внутренняя температура (максимальное значение устанавливается между температурой точки росы и минимальной рабочей температурой оборудования):Tтр.мин =0°С;

Окончательный расчет температуры шкафа без системы регулирования температуры

Максимальная внутренняя температура:

Tмакс = Pобщ / K x S + Tокр.макс = (1597 / 5.5 * 3.04) + 40 = 135.5°С;

Минимальная внутренняя температура:

Tмин = Pобщ / K x S + Tокр.мин = (1597 / 5.5 * 3.04) + (0) = 95.5°С;

K = 5,5 Вт /м2/°С для окрашенных металлических шкафов;

K = 3,7 Вт/м2/°С для шкафов из нержавеющей стали;

Определение типа системы регулирования температуры и ее мощности

Tтр.мин < Tмин;

0°С < 95.4°С, нагреватель не требуется.

Система регулирования температуры не требуется, но можно установить вентилятор для циркуляции с целью выравнивания температуры.

Tтр.макс < Tмакс;

50°С < 135.5°С, требуется охлаждение.

7.15 Выбор вентилятора

Объем воздуха (объемный расход), который должен поступить в фильтрующий вентилятор, зависит от суммарного тепловыделения и разницы температур ΔT между безопасной внутренней температурой и температурой окружающей среды.

В этом случае применима следующая формула:

Где V - требуемый объем воздуха (м3/ч), Р - потеря тепла (Вт), Δ T - разница внутренней температуры и температуры окружающего воздуха в кельвинах (К).

Рекомендуется добавить дополнительно 15%, на случай если плоские фильтры загрязнятся или возникнут чрезвычайные условия.

Выбираем вентилятор NSY17990 фирмы «Schneider Electric».

Рисунок 38— Вентилятор NSY17990.

Таблица 32— Технические характеристики вентилятора

Диапазон

ClimaSys CV

Категория

Вентилятор ЭМС

Вид фильтра

Стандартный

Расход

Скорость свободного потока: 56 м³/ч при 50 Гц

Входное напряжение

230 V 50/60 Гц

Высота

Внешний: 150 мм

Ширина

Внешний: 150 мм

Глубина

Внешний: 69 мм

Размеры выреза

125 x 125 мм

Cтепень защиты IP

IP54

Состав устройства

1 прокладка между вентилятором и корпусом  1 выпуская решетка ЭМС передняя сторона  1 фильтр передняя часть осевого двигателя  2 защитная решетка на передней и задней поверхностях  1 осевой двигатель

studfiles.net

4. Расчетная часть

Исходные данные для расчетов:

1. Производительность – 110 кг/час.

2. Вид изделия – ржанно-пшеничный подовый хлеб;

3. Масса изделия – 0,6 кг;

4. Вид энергоносителя – электрический ток;

5. Температура окружающей среды – 250 С

4.1 Технологический расчёт жарочного шкафа

Полная вместимость шкафа определяется исходя из его габаритов:

V=L*B*H=0,575*0,535*0,350=0,108 м3 (6)

где L,B,H - длина, ширина, высота шкафа, м.

для определения теоретической производительности шкафа задается электрические К.П.Д., зэн =0,5 с условием проверки после выполнения теплового расчета.

П = 3600* РН*10-3g0* зэн(7)

Где Рн - номинальная мощность шкафа, Рн = 9,2 кВт

g0 - удельный расход тепла на технологический процесс

g0=Cр*у*?t+r*(1-у)* Еr, кДжкг

Где Ср - удельная теплоемкость продукта, кДж/кг;

У - вывод готового продукта, кг/кг;

t - полезная разность температур, 0C

Еr - теплота фазового превращения, кДж/кг;

r - удельная теплота парообразования, кДж/кг.

По опытным данным принимаем:

r =2300 кДж/кг; Е=0,6; у=0,7 кг/кг

Тогда

g0 =2,9* (90-20)*0,7+2300*(1-0,7)*0,6=557 кДж/кг

Производительность шкафа составит

П=3600*(9200* 10-3 /557)*0,5=29,8 кг/ч

Загрузка аппарата составит

д= П*(фц /60), кг (8)

где фц - время цикла, мин.

д = 29,8*(2060) = 9,93 кг

Теплопоглощение изделия определяется по формуле:

Qпр = q0 (П3600) = 557*(29,83600) = 4,61 кВт = 4610 Вт(9)

4.2 Кинематический расчёт жарочного шкафа

4.2.1 Расчет теплового баланса

Для стационарного режима работы управление теплового баланса имеет вид:

Qзатр = Q1+ Q5+ Qвоз+ Qпрот, Дж(10)

где Q1 - полезно затрачиваемое тепло, Дж;

Q5 - потери тепла наружными ограждениями в окружающую среду, Дж;

Qвоз - потери тепла уносимые из аппарата воздухом, Дж;

Qпрот - потери тепла через противни шкафа, Дж.

Q1 = m*с*(tк- tн), Дж(11)

где m - масса всех выпекаемых изделий, кг;

с - теплоёмкость продукта, с = 2,9 кДжкг;

tк,tн - соответственно начальная и конечная температуры продукта.

Для пудингов сухарного и яблочного с орехами6

m = 26*0,3+32*0,3 = 17,4 кг

Q1 = 17,4*29*(180-20) = 8073,6 кДж

Q5 = Q5бок+ Q5кр, Дж(12)

где Q5бок, Q5кр - соответственно потери тепла через боковые стенки и крышку шкафа, Дж.

Считаем, что Q5кр ? 0, поскольку величина потерь через крышку аппарата не соизмерима с величиной Q5бок.

Q5бок = ббок * Fбок * (tкбок - tнбок) * фр(13)

где ббок - коэффициент теплопередачи от боковых стенок к окружающему воздуху, Втм2к;

Fбок - площадь поверхности боковых стенок, м2;

tкбок, tнбок - соответственно конечная и начальная температуры боковыхстенок шкафа, 0С;

фр - время разогрева шкафа, 35 мин.

ббок = 9,74 + 0,07 * (95-25) = 14,64 Втм2к

Fбок = 2 * H * (L+B) = 2 * 0,35 * (0,575+0,535) = 0,78 м2

Q5 = Q5бок = 14,64*0,78* (95-25)* 35*60 = 58,8*106 Дж

Qвоз = mвоз * своз * (tквоз - tнвоз), Дж (14)

где mвоз - масса воздуха, находящегося в секции жарочной камеры,кг;

своз - теплоемкость воздуха, своз - 1,31 Джкг;

tквоз, tнвоз - конечеая и начальная теппература воздуха в жарочной камере, 0С.

mвоз = 0,2 * V * своз = 0,2*0,108*1,29 = 0,028 кг(15)

где своз - плотность воздуха, кгм3.

Qвоз = 0,028*1,31*(300-25)= 10,1 кДж

Qпрот = mпрот* N* Смет* (tк- tн), Дж(16)

где mпрот, N - масса и количество противней;

Смет - теплоемкость металла, Джкг*к;

tк, tн - конечная и начальная температура противней, 0С.

mпрот =смет* Vмет, кг (17)

где смет, Vмет - плотность и объем металла

Vмет = L* В* д, м3 (18)

где д - толщина противня,м.

Vмет = 0,575*0,535*0,001 = 3,1*10-4м3

mпрот = 7850*3,1*10-4 = 2,4кг

Qпрот = 2,4*4*0,482*(180-25) = 717,2 кДж

Общий расход тепла составит:

Qзатр = 8073,6+58800+10,1+717,2 = 67600,9 кДж

studfiles.net

4.2.2 Мощность жарочного шкафа

Ррасч = Qзатрфр = 67600,935*60 = 3,22 кВт (19)

Ррасч‹Рном = 9,2 кВт

4.2.3 Тепловой кпд шкафа

з = (Ррасч Рном) * 100 = (3,229,2)*100=35,0%(20)

4.3 Расчет нагревательных элементов

Для расчета ТЭНа необходимо иметь сведения о его мощности P, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки WT и поверхности спирали WП, конфигурации, а также о размерах рабочего пространства, в котором он установлен.

Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате определяют при расчете теплового баланса и определения мощности аппарата.

Мощность ТЭНа P, Вт, определяют из соотношения

 (21)

где - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

n – количество ТЭНов, шт.

Напряжение электрической сети U, В, определяют из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть.

В зависимости от того в какой среде работает нагревательный элемент выбирают поверхностную нагрузку нагревателя. Значения удельных нагрузок на поверхности трубки WT и поверхности спирали WП берут из таблицы 2.3 [3, с.24].

Исходные данные сводят в таблицу 3.2

Таблица 3.2 – Исходные данные для расчета ТЭНа

Наименование показателя

Значение показателя

Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, 

13000

Количество ТЭНов в аппарате, n, шт

12

Единичная мощность ТЭНа, Р, Вт

1083,3

Напряжение электрической сети, U, В

220

Вид среды, в которой работает ТЭН

Воздух

Удельная нагрузка на поверхности трубки 

1,2

Удельная нагрузка на поверхности спирали 

7

Конфигурация ТЭНа

U-образная

Размеры рабочего пространства, в котором установлены ТЭНы, м

0,83:0,8:1,59

Перед выполнением расчета вычерчивают эскиз ТЭНа с указанием расчетных парамеров (рисунок 3.2)

а - параметры трубки; б – параметры спирали.

Рисунок 4 – Схема к расчету ТЭНа

Определяем длину активной части трубки ТЭНа , по формуле

 (22)

где – длина активной части трубки ТЭНа, м;

Р - единичная мощность ТЭНа, Вт;

 - диаметр трубки ТЭНа, м;

 - удельная нагрузка на поверхности трубки, Вт/м2;

Диаметр трубки принимают в пределах =0,006…0,016 м.

К расчету принимаем Р = 1083,3Вт, =0,016 м,=Вт/м2 (таблица 3.2).

Отсюда

Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки , из соотношения

 (23)

где -длина активной части трубки ТЭНа, м;

-коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки.

Находим полную развернутую длину трубки после опрессовки , по формуле

 

где - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м.

К расчету принимаем длину пассивного конца трубки0,04м, [3, c.25].

Отсюда

Находим сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения

 

где R - сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки, Ом;

- напряжение электрической сети, В;

Р - единичная мощность ТЭНа, Вт.

К расчету принимаем U=220 В, Р =1083,3Вт (таблица 3.2).

Отсюда

Находим сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки , из выражения

 (24)

где - коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки;=1,3.

Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, , по формуле

 (25)

где - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20

- температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры, 

t – рабочая температура проволоки, 

К расчету принимаем сплав Нихром Х20Н80 со следующими параметрами: .

Ом·м .

Определяем диаметр проволоки ТЭНа, d, м, по формуле

 (26)

Выбираем ближайший стандартный диаметр, =0,6мм.

Находим длину проволоки ТЭНа, , из выражения

 (27)

Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке , из выражения

 (28)

< , т.е. не превышает предельно допустимой удельной мощности

Вычисляем длину одного витка спирали , по формуле

 (29)

где 1,07 – коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее

со стержня намотки;

 - диаметр стержня намотки, м. Принимаем 

Находим количество витков спирали n, шт., по формуле

 (30)

Находим расстояние между витками спирали а, м., которое связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением

 (31)

Для обеспечения хорошего отвода тепла от внутренней поверхности спирали должно быть соблюдено соотношение>.

Определяем шаг спирали s,м, по формуле

 (32)

Вычисляем коэффициент шага , по формуле

 (33)

Вычисляем коэффициент стержня намотки , по формуле

 (34)

Определяем диаметр спирали ТЭНа по формуле

 (35)

Находим общую длину проволоки , с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков

 (36)

studfiles.net