Тепловой расчет

[Гость Татьяна]

Пример расчета на теплоносители ( пар )

[Дмитрий Зарекин 0]

любой справочник/учебник по термодинамике

[Lelik 0]

Я так понял требуется расчет теплоты на разогрев и поддержание рабочей температуры и как следствие расход пара (или электроэнергии)?Справочники/учебники по термодинамике не подойдут, долго придется в них рыть. А конкретные расчеты по гальванике есть, но расписывать долго, поэтому помещу чуть позднее.

[Дмитрий Зарекин 0]

ждём

[Lelik 0]

Уже скоро, конкретно этим и занимаюсь - проектирование цехов и очистных.

[Lelik 0]

Определение расхода теплоты на разогрев ванны.

 

Qраз=Q1+Q2/2,

где Q1 – расход теплоты на разогрев раствора, Дж;

Q2 – тепловые потери при рабочей температуре за время разогрева ванны, Дж.

Q1=(V1*c1*y1+c2*m2+c3*m3)(tк-tн),

где V1, c1, y1 – соответственно объем (куб.м), удельная массовая теплоемкость (Дж/(кг*К)) и плотность (кг/куб.м) нагреваемого раствора;

c2 и c3 – теплоемкость материалов корпуса ванны и футеровки, Дж/(кг*К);

m2 и m3 – массы корпуса ванны и футеровки, кг;

tк и tн – конечная и начальная температура раствора, град С.

Для разбавленных растворов (с общей концентрацией компонентов до 100 г/л) допустимо для ориентировочных расчетов принять плотность и теплоемкость воды.

Для концентрированных растворов теплоемкость можно рассчитать по принципу аддитивности:

c1=сумма(ci*pi),

где ci и pi – соответственно теплоемкости и массовые доли компонентов раствора, включая воду.

Q2=Q3+Q4,

где Q3 – потери теплоты через стенки ванны, Дж;

Q4 – потери теплоты через зеркало электролита, Дж.

Q3=q3*Fк*Тр,

где q3 – удельные потери через стенки ванны, Вт/кв.м;

Fк – площадь теплоотдающей поверхности корпуса ванны, кв.м;

Tр – время разогрева, с.

Q4=q4*Fз*Тр,

где q4 – удельные потери через зеркало электролита, Вт/кв.м;

Fз – площадь зеркала электролита, кв.м.

q3=bo+b1*tк,

коэффициенты bo и b1 зависят от толщины теплоизоляционного слоя:

-при отсутствии теплоизоляционного слоя – bo=-397; b1=15,23.

-при толщине теплоизоляционного слоя=25 мм - bo=-40,54; b1=2,435.

-при толщине теплоизоляционного слоя=50 мм - bo=-24,85; b1=1,357.

-при толщине теплоизоляционного слоя=75 мм - bo=-13,92; b1=0,909.

q4=82+0,0115*tк^3.

 

Определение расхода теплоты на поддержание рабочей температуры.

 

Qраб=Q2+Q5-Q6,

где Q2 – расход теплоты на компенсацию тепловых потерь, Дж;

Q5 – расход теплоты на нагрев приспособлений с деталями, периодически поступающих в ванну, Дж;

Q6 – количество теплоты, выделяющейся при прохождении через ванну электрического тока, Дж.

Q2=3600(q3*Fк+q4*Fз),

Q5=(c4*m4+c5*m5)(tк-tн)nез,

где c4 и c5 – удельные теплоемкости материалов приспособлений и обрабатываемых деталей, Дж/(кг*К);

m4 и m5 – массы приспособлений и обрабатываемых деталей одной единичной загрузки, кг;

nез – количество загрузочных единиц, обрабатываемых в ванне за 1 час (определяется после построения циклограммы).

Q6=I(U-Eтепл)Тт,

где I – рабочая плотность тока, А;

U – напряжение на ванне, В;

Eтепл – тепловое напряжение разложения, В;

Тт – суммарное технологическое время обработки деталей в ванне в течение часа (определяется с помощью циклограммы).

Eтепл=-deltaH/(z*F),

где deltaH – изменение энтальпии в электрохимическом процессе, Дж/моль;

z – число электронов, участвующих в реакции;

F – число Фарадея (F=96485 Кл/моль).

Тепловое напряжение разложения для взаимообратимых электрохимических процессов (осаждение металла с растворимым анодом) равно 0.

Для ванн промывки в теплой (горячей) проточной воде, снабженных нагревательным устройством, величину Qраб рассчитывают как:

Qраб=Q2+Q5+Q7,

где Q7 – расход теплоты на нагрев воды поступающей в ванну, Дж.

Q7=vв*cв*yв(tк-tн),

где vв, cв, yв – часовой расход (куб.м./час), теплоемкость (Дж/(кг*К)) и плотность (кг/куб.м.) промывной воды.

 

Расчет змеевика.

 

Поверхность змеевика равна:

Sзм=Q/(k*tср*Tр),

где Q – расход теплоты на разогрев или поддержание рабочей температуры, Дж;

k – коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к нагреваемому раствору:

-при отсутствии перемешивания в ванне k=800-1000 Вт/(кв.м.*К);

-при перемешивании k=1400-1500 Вт/(кв.м.*К);

tср – средний температурный напор, град. С;

Tр – время разогрева ванны, с.

tср=((tнп-tн)-(tкк-tк))/ln((tнп-tн)/(tкк-tк),

где tнп и tн – соответственно начальные температуры пара и нагреваемого раствора;

tкк и tк – конечные температуры конденсата и раствора.

Длина змеевика:

Lзм=Sзм/(pi*d),

где pi – число пи;

d – наружный диаметр трубы змеевика, м.

 

Мощность ТЭНов.

 

W=Q/(1000*Tр).

 

Расход пара.

m=Q/(Iп-Iк),

где Iп и Iк – соответственно удельное теплосодержание греющего пара и конденсата, Дж/кг. Iп=2726 кДж/кг, Iк=546,8 кДж/кг.