Сумму расходов на нагрев и испарение растворителя можно назвать полезной, т.е. это расход тепла на нагрев и испарение ЛКМ, а расход тепла на нагрев изделия – сопутствующим, Дж/с,
Qп.и= Qлкм + Q.и, |
(73) |
где Qлкм – расход теплоты на нагрев ЛКМ; Q.и – расход теплоты |
|
на нагрев изделия. |
|
Расход теплоты на нагрев ЛКМ, Дж/с, |
|
Qлкм = Gлкм× слкм× (tсуш-tц) + Gр×q, |
(74) |
где Gлкм=Fизд×mлкм - масса ЛКМ на изделии, проходящая в единицу времени, кг/с; - производительность по
окрашиваемой поверхности (см. формулу 4), м2/с; mлкм - норма расхода ЛКМ с рабочей вязкостью, кг/м2 (берется из данных расчета материального баланса); слкм - удельная теплоемкость ЛКМ (при выполнении расчетных заданий можно принять
равной 2,1 Дж/(кг ×0С)); Gр= Fизд×mр - масса растворителя, удаляемая из покрытия в единицу времени, кг/с; mр – количество
растворителя, испаряющегося с поверхности изделия, кг/м2 (берется из данных расчета материального баланса); q - теплота испарения растворителя (при выполнении расчетных заданий можно принять равной 377 Дж/кг).
Расход теплоты на нагрев и испарение влаги в случае расчета сушильной камеры после подготовки поверхности или
после нанесения водоразбавляемых материалов (Qвл), Дж/с, |
|
Qвл = 4.2 × Gвл, × (100-tц) +2400 ×Gвл, |
(75) |
где Gвл= Fизд×mвл - количество влаги, кг/с; mвл- количество влаги, остающейся на поверхности промывки изделия, кг/м2 (при
выполнении расчетных заданий можно принять 2…5×10 -2кг/м2); 2400-теплота испарения вод, Дж/кг.
26
Расход теплоты на нагрев изделий (Q изд), Дж/с,
Q изд =Gизд×cизд ×(tсуш –t ц), |
(76) |
где Gизд (см. формулу 2) производительность по массе |
|
обрабатываемых изделий (кг/с); cизд - |
удельная теплоемкость |
изделия, Дж/(кг*К) (для изделий из стали удельную теплоемкость можно принять 480 Дж/(кг*К)); tсуш, tц - конечная и начальная температура изделий, 0С.
Общий расход тепла, Дж/с, |
|
|
|
|
ΣQ= (1,2…1,3) ×(Q лкм+Qи +Qтр +Qогр +Qв.пр), |
(77) |
|||
где 1,2…1,3 - коэффициент неучтенных потерь. |
|
|
||
Для стабильной работы сушильного агрегата необходимо |
||||
поддерживать |
концентрацию |
паров |
испаряющегося |
|
растворителя ниже нижнего предела взрываемости растворителя /5/. Часть свежего воздуха поступает через проемы, а остальное, необходимое количество, с помощью дополнительного вентилятора. Если через воздушные проемы обеспечивается приток необходимого количества воздуха для обеспечения нижнего предела взрываемости паров растворителя, то дополнительный вытяжной вентилятор не устанавливается. В ряде случаев “ свежий” воздух поступает через шибер, установленный в системе нагрева воздуха.
В соответствии с технологическими требованиями и условиями обеспечения взрывобезопасности уходящие продукты сгорания газа и воздух, проходящие через проемы, после нагрева и насыщения парами растворителей или влагой выбрасываются в атмосферу. Эти выбросы характеризуют теплотой уходящих газов или энергетическим потенциалом
вторичных энергетических ресурсов (Qв.э.р.), Дж/с: |
|
Qух=Qв.э.р=Qв.пр.+Qп.с, |
(78) |
где Qп.с – теплота уходящих (отработавших) продуктов сгорания |
|
газов. |
|
Расход теплоты на разогрев установки (Qух), Дж/с, |
|
Qух= Qак/τраз+Qв.пр+Qп.с, |
(79) |
где Qак - теплота аккумулируемая корпусом и воздуховодами установки, Дж/с; τраз- время, затрачиваемое на разогрев, с.
27
Qак = Gкор ×скор×[0.5×(tсуш+45) - tц)], |
(80) |
||
где Gкор - масса корпуса; скор - удельная теплоемкость материала |
|||
корпуса. |
|
|
|
Теплотехническую |
эффективность |
конструкций |
|
сушильных |
установок |
оценивают |
следующими |
коэффициентами. |
Коэффициент |
технологического |
|
теплоиспользования представляет собой отношение полезно используемой теплоты к общему (технологическому) расходу:
η т.т.. = Qп.и./∑Q. |
(81) |
КПД (η) является отношением полезно используемой |
|
теплоты к теплоте, расходуемой энергоносителем: |
|
η.. = Qп.и./Qэ. |
(82) |
При использовании в качестве энергоносителя газа, пара и электрической энергии КПД определяют по формулам соответственно:
η= Qп.и./(B×Qри); |
(83) |
η= Qп.и./[(D*(iп-iк)]; |
(84) |
η= Qп.и./N, |
(85) |
где B и Qри - расход (м3/с) и теплота сгорания , Дж/м3 , газа; D - |
|
расход пара, кг/с; iп и iк - энтальпии, соответственно пара и конденсата Дж/кг; N - мощность электрического калорифера, Вт.
Коэффициент использования топлива соответствует доле
теплоты, затрачиваемой в установке: |
|
η и.т.. = 1- Qух./Qэ. |
(86) |
Значения этих коэффициентов связаны неравенством: |
|
η и.т..> η т.т. >η; |
(87) |
Из приведенных соотношений следует, что для увеличения η и.т.. и η т.т. и η необходимо, соответственно: уменьшить потери теплоты с выбросами; снизить потери через ограждающие конструкции и потери с транспортными средствами; увеличить производительность установки по массе изделий.
28
Важный этап тепловых расчетов - определение расхода газа, циркулирующего через рабочие объемы сушильных установок, и расхода энергоносителей. Определение количества циркулирующих газов зависит от типа и назначения установки. Методика расчета нагревательных устройств и расхода энергоносителей для сушильных установок влажных и
окрашенных |
изделий |
одинакова. |
Необходимая |
теплопроизводительность паровых калориферов, Дж/с, |
|||
|
Qк=Vц×cц×(tг-tсуш)/ ηк , |
(88) |
|
где Vц и cц – |
объем, м3/с, и удельная теплоемкость, Дж/(м3*0С), |
||
газов, проходящих через калорифер; tг - температура горячего воздуха, выходящего из калорифера, 0С; ηк =0.95- КПД калорифера.
Предварительно принимают оптимальную массовую скорость воздуха через калорифер (обычно vp= 8 кг/(м2*0С) и подбирают тип калорифера, затем по его технической характеристике находят коэффициент теплопередачи k. Требуемая (расчетная) поверхность калориферов (F), м2;
F =Qк/[k×(tср.т-tср)], |
(89) |
где tср.т и tср - средние температуры теплоносителя и воздуха. При давлении пара до 0,003 МПа tср.т =100 0С, при давлении более 0.003 МПа tср.т равно температуре насыщенного пара при данном давлении:
tср=0.5×(tг+tсуш). |
(90) |
Затем принимают тип и марку калорифера, поверхность |
|
которого превыщает на 10-20%. |
|
Действительная массовая скорость, кг/(м2*0С): |
|
vp = Vцρ×ρ/fк, |
(91) |
где fк – площадь свободного сечения калорифера. |
|
Затем по технической характеристике калорифера
определяют действительное значение k. |
|
Действительная теплопроизводительность |
калорифера, |
Дж/с, |
|
Qд.к.=Fд×k×(tср.т-tсуш)× ηк. |
(92) |
При этом Qд.к > Qк , обычно Qд.к = 1.2×Qк. |
|
29
Библиографический список
1. Мячин В.А., Шабельский В.А. Конструирование оборудования окрасочных цехов. М.: Машиностроение, 1989.
184 с.
2. Шабельский В.А., Мышленникова В.А. Окрашивание методом электроосаждения: Технология и оборудование процессов . Л.: Химия, 1983. 125 с.
3.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.
Л.: Химия, 1987. 576 с.
4.Дьячков В.К. Подвесные конвейеры. М.: Машиностроение, 1976. 320 с.
5.Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. Растворители для лакокрасочных материалов. Л.: Химия, 1986. 208с.
30