Расчет теплового баланса. Общее количество тепла, выделяющегося в рабочих органах вальцев и отведенного от них в единицу времени

Общее количество тепла, выделяющегося в рабочих органах вальцев и отведенного от них в единицу времени, определяется по уравнению. кВт:

где Q – количество тепла, выделяющееся в результате диссипации механиче­ской энергии кВт;

(9)

где N_ср – средняя мощность, потребляемая вальцами, кВт;

η – КПД привода вальцев с учетом потерь в подшипниках (η = 0,50 + 0.85);

Q₁ – количество тепла, уносимое с материалом, кВт;

где G – производительность вальцев (1), кг/ч;

С – удельная массовая теплоемкость материала, кДж/(кг·К);

t_K, t_H – соответственно, начальная и конечная температуры обрабатываемого материала, ^оС;

где q_к – удельный тепловой поток конвекции, кВт/(м² ·К);

α_к – коэффициент теплоотдачи от валка в окружающую среду, кВт/(м² ·К);

где t_ст, t_cp соответственно температуры стенки валка (принимается равной температуре обрабатываемого материала) и окружающего воздуха, ^оС;

Д – диаметр валка, м;

q_л – удельный тепловой поток лучеиспускания, кВт·(м² ·К);

(14)

где ε – степень черноты поверхности валков вальцев;

С₁ – константа измерения абсолютно черного тела (для практических расче­тов можно принять εС₁= 0,0045);

t_ст – температура стенки валка, ^оС;

F – поверхность излучения, м²;

Q₃ – количество тепла, отводимое охлаждающей водой, кВт;

где G_в – расход охлаждающей воды, кг/с;

С_в – удельная теплоёмкость воды (С_в = 4,19 кДж/кг·К);

t_вк, t_вн – соответственно конечная и начальная температуры воды, ^оС (обычно разность температур t_вк- t_вн = 4÷6 ^оС).

Пример 3. Определить расход воды на охлаждение вальцев при пла­стикации каучука СКН-40 (см. пример 2).

Исходные данные: температура каучука начальная 22^оС; конечная 70°С; температура воды начальная 12°С; конечная – 18°С; удельная теплоем­кость каучука 1,78 кДж/кг·К).

Решение. Необходимо определить:

количество тепла, выделяющегося в результате деформации каучука (9)

Q = 97,81·0,65 = 63,58 кВт;

количество тепла, уносимое с обрабатываемым материалом (10)

коэффициент теплоотдачи от валка к окружающему воздуху (13)

удельный тепловой поток конвекции (12)

удельный тепловой поток лучеиспускания (14)

поверхность излучения

F = 2·3,14·0,66·2,13 = 8,83 м²;

потери тепла в окружающую среду (11)

Q₂ = (0,2525 + 0,6228) ·8,83 = 7,73 кВт;

количество тепла, отводимое охлаждающей водой (8)

Q₃=Q - Q₁ - Q₂ =63,58-6,42-7,75=49,41 кВт;

расход охлаждающей воды из формулы (15)