Курсовая работа: Проектирование электрического пищеварочного котла емкостью 250 дм3

Устанавливаем толщину изоляции стенок наружного котла, для чего предварительно определяем удельные потери теплоты теплоизолированным котлом и коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности котла воздуха соответственно по формулам и для тонкой стенки; температуру изолированной стенки = 60°С по таблице, температуру стенки наружного котла‚ принимаем равной температуре пара (при заданном избыточном давлении 40 кПа =109,3°С).

 (7)

 (8)

где  - коэффициент теплоотдачи, Вт/м²ּ°С;

q – потери теплоты, Вт/м²;

t - температура внутренней поверхности изоляции, °С;

t - температура воздуха, °С.

Находим коэффициент теплопроводности мятой (гофрированной) альфоли:

 (9)

 (10)

Толщина изоляции определяется из формулы:

 (11)

Диаметр защитного кожуха D, будет равен

 (12)

Учитывая, что для удобства обслуживания общая высота котла не должна превышать Н м и принимая сферическую крышку  м, определяем высоту постамента

 (13)

3.1.2 Расчет теплового баланса котла

Тепловой баланс электрического котла рассчитывается для нестационарного и стационарного режимов работы.

Для нестационарного режима тепловой баланс выражается формулой:

 (14)

Для стационарного режима тепловой баланс выражается формулой:

 (15)

Как указано в таблице, полезная теплота при расчете пищеварочных котлов определяется из условия нагревания и кипячения воды.

Полезная теплота для нестационарного режима определяется по формуле

 (16)

,

 (17)

где  - плотность воды.

Полезная теплота для стационарного режима определяется по формуле:

 (18)

где r при атмосферном давлении,

 (19)

Конечная температура воды  равна температуре кипения воды при атмосферном давлении и составляет . Потери теплоты ограждениями котла в окружающую среду определяются для нестационарного и стационарного режимов работы по формулам (20) и (21) соответственно:

 (20)

 , (21)

где  - соответственно коэффициент теплоотдачи, площадь и температура I-того элемента поверхности аппарата, Вт/(м² ּ°С), м², °С;

 - время работы аппарата, с.

Поверхность стенок кожуха котла определяется как боковая поверхность цилиндра по выражению

 (22)

Поверхность крышки и верхней горизонтальной поверхности котла определяется приблизительно как площадь круга

 (23)

Начальная температура ограждений принимается равной температуре воздуха в помещении

Коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан соответственно для стационарного и нестационарного режимов, при этом средняя температура  i-того элемента ограждения за период разогрева определяется как среднеарифметическая начальной  и конечной :

;

;

По формулам (20) и (21) находим  и :

где

где

Потери теплоты дном котла незначительны, и ими можно пренебречь. Потери на разогрев конструкции определяется по формуле (24), используя данные таблицы 4:

 (24)

По формуле (24) определяем

Потери теплоты на разогрев постамента не учитываются из-за их незначительной величины.

3.1.3 Расчет минимальной поверхности нагрева варочного котла

Для определения минимальной поверхности нагрева варочного котла следует определить количество теплоты, которое должно быть передано через поверхность нагрева за время

Коэффициент теплоотдачи для случая передачи теплоты от паровоздушной смеси к воде приблизительно равен К = 2900 Вт/(м²ּ˚С).

Время разогрева

Среднеарифметическая разность температур определяется по формуле:

Количество теплоты, переданное через поверхность нагрева, равно

 (25)

Необходимая площадь нагрева:

 (26)

Фактическая поверхность нагрева:

 (27)

т. е. больше необходимой.

Расход теплоты на нестационарный режим работы котла равен, см. формулу (14):

Расход теплоты на стационарный режим работы котла равен, см. формулу (15):

Коэффициент полезного действия котла при нестационарном режиме работы по формуле (25):

 (28)

Удельные металлоемкость и расход теплоты, определяемые по формулам соответственно равны:

 (29)

Мощность нагревательных элементов при нестационарном и стационарном режимах работы электрического котла соответственно составит, см. формулы (30) и (31):

 (30)

 (31)

Соотношение мощности электрического котла при нестационарном и стационарном режимах равно

Учитывая мощность тэнов, принимаем максимальную мощность  кВт, а минимальную  кВт. В этом случае время разогрева составит

 (32)

Электрические пищеварочные котлы присоединяются к трехфазной сети, поэтому с точки зрения равномерной нагрузки фаз тэны целесообразно устанавливать в количестве, кратном трем.

Для рассчитываемого котла максимальную мощность Р целесообразно принять равной 28,1 кВт (при параллельно включенных трех тэнах по 6 кВт каждый), а минимальную Р — равной 3,7 кВт (два последовательно соединенных тэна, один тэн отключен). В этом случае соотношение мощности котла при нестационарном и стационарном режимах:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8