Обоснование выбора темы проекта 10 3 page

К – коэффициент теплопередачи, ;

- температура воздуха в цехе, ;

- температура внешних ограждений, ;

- коэффициент запаса (принимают равным 1,5).

Поверхность ограждений Fподсчитывают для стен и потолка агрегата, а также стен, днища и крышек ванн.

Коэффициент теплопередачи рассчитывают по формуле (22)

, (22)

где - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке, ;

- коэффициент теплоотдачи от изолированной стенки к окружающему воздуху, ;

- толщина слоя изоляции, м;

- коэффициент теплопроводности материала, .

В рассматриваемом случае коэффициент теплопередачи стен и потолка агрегата, а также стен и крышек ванн, имеющих теплоизоляционную обшивку (минеральная вата толщиной 40мм),

К= 5,8 , днища ванн К = 41,9 . Тогда

92*5,8(40–15) + 3,68*5,8(40–15) + 10,8*5,8(50–15)+ 13,2*5,8(50 –15)= 43279 кДж/ч.

Потери теплоты на нагрев изделий и транспорта рассчитывается по формуле (23)

, (23)

где и - производительность по массе изделий и транспорта, кг/ч;

и - удельная теплоемкость изделий и транспорт, ;

, - температура изделий и транспорта при входе, ;

- температура изделий и транспорта при выходе, .

Потери теплоты на нагрев изделий, кДж/ч:

= 29826*0,48(50 – 15) = 501083 кДж/ч;

Потери теплоты на нагрев изделий и транспорта:

кДж/ч.

Потери теплоты с уходящей через проем паровоздушной смесью, кДж/ч рассчитывается по формуле (24)

(24)

где - расход паровоздушной смеси, выходящий через два проема

камеры, кг/ч;

- 0,24 - теплоемкость воздуха;

-температура воздуха в цехе, ;

-температура нагретого воздуха, .

1619*1(40 – 15) = 40498 кДж/ч.

Потери теплоты на испарение влаги, уносимой воздухом, кДж/ч рассчитывается по формуле (25)

(25)

где - влагосодержание 1кг воздуха при насыщении его до 60% при =15 (среднее насыщение воздуха в цехе 0,0065 кг/кг сухого воздуха);

-влагосодержание 1кг воздуха при насыщении его до 90% при =40 (0,045 кг/кг сухого воздуха);

r= 2400 кДж/кг – теплота парообразования воды.

= 1619*(0,045 – 0,0065)*0,9*2400 = 134713 кДж/ч.

Общая сумма потерь теплоты с учетом непредусмотренных расчетом потерь ()рассчитывается по формуле (20)

W= (43279 + 531323 + 40498 + 134713)1,2 = 899775 кДж/ч

Эксплуатационный расход теплоты сравниваем с расходом теплоты на разогрев ванн перед началом работы.

При перерыве в работе ванн между сменами растворы и горячая вода охлаждаются до цеховой температуры. Считая продолжительность разогрева равной 1ч, расход теплоты на разогрев ванн определяем рассчитывается по формуле (26)

(26)

где М- масса нагреваемой жидкости в ваннах, кг;

с- удельная теплоемкость нагреваемого раствора (воды), ;

- начальная температура раствора (воды), ;

- температура нагретого раствора (воды), ;

- потери теплоты через внешние ограждения, кДж/ч.

Условно принимают, что температура ограждений при разогреве ванн достигает такого значения, при котором потери теплоты через внешние ограждения в 2 раза меньше, чем при эксплуатации.

Wр = 11220*4,19(50 – 15) + ½*43279 =1667052 кДж/ч

Общее значение потерь теплоты распределяют по всем зонам, выделяя при этом потери при эксплуатации и потери при разогреве.

Общие эксплуатационные потери теплоты по каждой из ванн, кДж/ч:

W = 501083 + 106795 = 607878;

Период разогрева. Потери теплоты на разогрев ванн распределяют пропорционально емкости ванн:

W = 6900*4,19(50 – 15) + 1028455 кДж/ч

Полученные данные и расход пара по зонам сводим в табл. 4. Расход пара по зонам находим делением расхода теплоты на теплоту парообразования

(2137,7 кДж/кг при давлении 0,3 Мпа).

Таблица 4-Результаты расчета

4.2 Расчет теплообменника

Исходные данные: расход теплоты в ванне 1028455 кДж/ч; избыточное давление насыщенного пара 0,3 Мпа; температура насыщенного пара 142,9 ; температура воды при выходе из подогревателя 40 ; расход нагреваемой воды 8,2 , массовый 8214 кг/ч; размеры трубок – наружный диаметр 0,02 м; внутренний диаметр 0,016 м; высота 1,5 м; площадь живого сечения трубок (по одному ходу теплообменника) 0,012 .

Скорость движения воды по трубам, м/с рассчитывается по формуле (27)

(27)

= 8,2/3600*0,012 = 0,20

где V– объемный расход нагреваемой воды;

fтр – площадь живого сечения трубок.

Из формулы W= Gc(t2 - t1) – находим температуру нагреваемой воды при входе в подогреватель:

t1 = t2 – W/Gc= 50 – 607878/8214*4,19 = 32 .

Средняя разность температур в подогревателе рассчитывается по формуле (28)

(28)

Поверхность нагрева подогревателя м² рассчитывается по формуле (29)

(29)

где - коэффициент, учитывающий загрязнение трубок подогревателя (для стальных трубок = 0,67 – 0,7);

К - коэффициент теплопередачи отпара к воде через стальную стенку трубы (К = 3800 ).

Принимая коэффициент запаса 1,2, получаем F= 2,4*1,2 = 2,88.

Принимаем поверхность нагрева равной 3м²

Во всех зонах ставим теплообменник с поверхностью нагрева 3м²

4.3 Расчет туннеля обдувки

После обезжиривания и промывки изделие обдувается воздухом в туннеле.

Длина туннеля рассчитывается по формуле (30)

L= t*υ= 2,0*1,0 = 2,0м. (30)

Ширину и высоту туннеля принимаем равными ширине и высоте моечной машины:

В = 2,1м;

Н = 3,8м.

В туннеле устанавливаем вентилятор типа ВЦ – 28 №6 со следующей характеристикой: производительность 4500 ; напор 4100 Па. Вентилятор комплектуется с двигателем типа АИР 112М2 (7,5 кВт; 3000 об/мин).

4.4 Расчет сушильной камеры после моечной машины.

Рассчитать конвективную камеру для сушки двигателей ЯМЗ-8401.10-24. размерами 1630*1070*1170мм.[1]

Исходные данные: тип камеры – проходная одноходовая конвективная сушильная камера непрерывного действия с паровым обогревом. Производительность по массе двигателей ЯМЗ-8401.10-24. 29826кг/ч, по массе транспорта 1800кг/ч; вид транспорта- конвейер; продолжительность сушки 10 мин, температура сушки 75 С; лакокрасочный материал – грунтовка-эмаль ‘Кронакрил” серебристая, расход 87,16 кг/ч; удельная теплоемкость двигателя ЯМЗ-8401.10-24. и транспорта 0,48 кДж/(кг* С), лакокрасочного материала 2,1кДж/(кг* С); температура воздуха в цехе 15 С.

4.4.1 Определение размеров сушильной камеры.

Ширина дверного проема рассчитывается по формуле (31)

Впр = Визд + 150*2= 1070 + 300 = 1370мм (31)

Принимаем Впр=1400мм.

Высота дверного проема рассчитывается по формуле (32)

Нпр = Низд +2*100 = 1170 + 200 = 1370мм (32)

Принимаем Нпр =1400мм

Внутренние размеры камеры (с учетом размещения воздуховодов)

Нк = Низд +2*500 = 1170 +2*500 = 2670мм (33)

Принимаем Нк =2700мм

Вк = Визд + 2*Ввозд = 1070 + 2*600 = 2270мм (34)

Принимаем В =2300мм.

Lк =V*t+ 1000*2 = 10*1 + 2*1= 12000мм. (35)

Внешние размеры камеры

Вк = 2400мм

Нк= 2800мм

Lк = 12100мм

Площадь транспортного проема [3] рассчитывается по формуле (36)

(36)

Размеры проема в месте прохождения конвейера с учетом размеров каретки принимаем: 0,3м; 0,4м

м²

Принимаем площадь транспортного проема 2,5м²

Поверхность стен сушильной камеры рассчитывается по формуле (37)

м² (37)

Принимаем поверхность стен сушильной камеры 73м²

Поверхность потолка и пола сушильной камеры рассчитывается по формуле (38)

м² (38)

Принимаем поверхность потолка и пола сушильной камеры 56м²

Поверхность наружных воздуховодов рассчитывается по формуле (39)

м² (39)

4.4.2 Расход теплоты в сушильной камере

Тепловые потери W₁(кДж/ч) через внешние ограждения камеры рассчитывается по формуле (40)

W₁ = (F₁K₁ + F₂K₂ + F₃ K₃)*(t_с–t_н), (40)

гдеF₁…, F₃- поверхность внешних ограждений;

K₁…,K₃– коэффициенты теплопередачи, кДж/(м²*ч* С);

t_с,t_н– температура воздуха соответственно в сушильной камере и в цехе, С.

К₁=К₂=3,73

К₃=7,54

W₁=(44*3,73+56*3,73+24*7,54)*(75-15)=332376 кДж/ ч

Расход тепла на нагрев изделий и транспорта рассчитывается по формуле (41)

W₂=Gизд *cизд *(t₂изд –t_н) + Gтр*cтр*(t₂тр –t_н) (41)

Gизд и Gтр – производительность по массе изделий и транспорта, кг/ч;

сизд и cтр – удельная теплоемкость изделий и транспорта, кДж/(кг* С);

t₂изд и t₂тр – температура изделий и транспорта при выходе из сушильной камеры.

где =10/60=0,166ч продолжительность сушки;

S-толщина стенки нагреваемого изделия, м;

-плотность нагреваемого изделия (для стали =7800 кг/м³);

К-коэффициент формы тела (К=1 для бесконечно большой пластины);

-коэффициент теплоотдачи от воздуха к изделию (принимаем =29,3 кДж/(м²*ч* С));

t₂-температура изделия при выходе его из камеры, С

учитывая, что S_изд=0,03м; S_тр=0,02м.

W₂=29826*0,489*(18-15) + 1800*0,48*(19-15)=47210,74 кДж/ ч

Расход теплоты на нагрев и испарения воды с изделия рассчитывается

по формуле (42)

W₃=G_в*[C_в*(t_с-t_н) + r] (43)

W₃=33*[4,19*(75-15)+2400]=87496 кДж/ ч

G_в – масса воды, поступающая с изделием в камеру, кг/ч;

r-теплота испарения воды, кДж/кг,(r=2400).

G_в=G_уд*F_изд=0,12*273=32,76кг/ч

Принимаем массу воды, поступающую с изделием в камеру 33кг/ч

G_уд-масса воды на 1м² поверхности изделия (0,05-0,15).

W₄= G_воз*С_воз*(t_с-t_н) (44)

G_воз-масса воздуха, врывающегося через открытый проем в сушильную

камеру, кг/ч;

С_воз=1,0-удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг* С).

G_воз=G_зав= (45)

-коэффициент расхода воздуха через проем при наличии завесы;

-расстояние от нейтральной линии до низа проема, м;

-соответственно плотность воздуха в цехе, в установке и проеме,

кг/м³.

G_воз=G_зав= кг/ч

G_воз=G_зав-масса воздуха, подаваемого на воздушную завесу;

G_зав/ G_воз и F_щ/F_пр(где F_щ–площадь щели завесы, через которую выходит воздух, м² ) и угла выхода струи завесы к плоскости проема.

Для расчета принимаем: размеры щели воздушной завесы рассчитывается по формуле (46)

(46)

-ширина щели, м

-приведенная ширина проема, м рассчитывается по формуле (47)

м (47)

где -суммарная высота проема.

Сумму высоты проема рассчитывается по формуле (48)

м (48)

Расстояние от нейтральной линии до низа проема рассчитывается по формуле (49)

= м (49)

Расход воздуха через два проема рассчитывается по формуле (50)

кг/ч (50)

м³/ч

W₄=2458*1*(75-15)=147480кДж/ч

Общий расход теплоты рассчитывается по формуле (51)

(51)

К₃=1,2 коэффициент запаса.

=(32352+120999+87496+147480)*1,2=465992кДж/ч

Выбираем калорифер производительность136175 кДж/ч марки КФС-9,4 штуки.

Расход пара рассчитывается по формуле (52)

кг/ч (52)

где r= 2138 кДж/ч – теплота парообразования.

Масса рециркулируемого воздуха рассчитывается по формуле (53)

кг/ч (53)

где - температура воздуха перед поступлением в калорифер, ;

- температура при выходе из калорифера, ;

1-удельная теплоемкость воздуха, ;

Перепад температур принимаем равным 10 – 20% от температуры сушки.

Поверхность нагрева калорифера ()рассчитывается по формуле (54)

(54)

где К- коэффициент теплопередачи калорифера, , определяемый из характеристики калорифера;

-средняя температура теплоносителя, ;

- средняя температура воздуха, .

Средняя температура теплоносителя при избыточном давлении пара 0,03 МПа равна 100 .

Средняя температура воздуха рассчитывается по формуле (55)

(55)

F= 465992/ 108(142,9 – 45) = 44,1

Производительность вентилятора рассчитывается по формуле (56)

м³/ч (56)

По производительности вентилятора и сумме потерь напора в сети Н по каталогам подбираем центробежный вентилятор Ц4-70 №2,5 со следующей характеристикой: производительность 2000 ; частота вращения 1440 об/мин; КПД вентилятора 0,76.

Мощность электродвигателя вентилятора рассчитывается по формуле (57)

(57)

По установленной мощности подбираем электродвигатель АО2-41-2 со следующей технической характеристикой: мощность 5,5 кВт; число оборотов 3000об/мин.

4.5 Расчет сушильной камеры после окраски

Рассчитать конвективную камеру для сушки двигателей ЯМЗ-8401.10-24. размерами 1630*1070*1170мм [1].

Исходные данные: тип камеры – проходная одноходовая конвективная сушильная камера непрерывного действия с паровым обогревом. Производительность по массе двигателей ЯМЗ-8401.10-24. 29826кг/ч, по массе транспорта 1800кг/ч; вид транспорта- конвейер; продолжительность сушки 20 мин, температура сушки 75 С; лакокрасочный материал – грунтовка-эмаль «Кронакрил» серебристая, расход 87,16 кг/ч; удельная теплоемкость двигателя ЯМЗ-8401.10-24. и транспорта 0,48 кДж/(кг* С), лакокрасочного материала 2,1кДж/(кг* С); температура воздуха в цехе 15 С.

4.5.1 Определение размеров сушильной камеры

Ширина дверного проема рассчитывается по формуле (31)

Впр = Визд + 150*2= 1070 + 300 = 1370мм

Принимаем Впр=1400мм.

Высота дверного проема рассчитывается по формуле (32)

Нпр = Низд +2*100 = 1170 + 200 = 1370мм

Принимаем Нпр =1400мм.

Внутренние размеры камеры (с учетом размещения воздуховодов)

Нк = Низд +2*500 = 1170 +2*500 = 2670мм (33)

Принимаем Нк =2700мм

Вк = Визд + 2*Ввозд = 1070 + 2*600 = 2270мм (34)

Принимаем В =2300мм.

Lк =V*t+ 1000*2 = 20*1 + 2*1= 22000мм. (35)

Внешние размеры камеры

Вк = 2400мм.

Нк= 2800мм.

Lк = 22100мм.

Площадь транспортного проема [3] рассчитывается по формуле (36)

Размеры проема в месте прохождения конвейера с учетом размеров каретки принимаем: 0,3м; 0,4м

м²

Принимаем площадь транспортного проема 2,5м²

Поверхность стен сушильной камеры рассчитывается по формуле (37)

Принимаем поверхность стен сушильной камеры 127м²

Поверхность потолка и пола сушильной камеры рассчитывается по формуле (38)

м²

Принимаем поверхность потолка и пола сушильной камеры 101м²

Поверхность наружных воздуховодов рассчитывается по формуле (39)

м²

4.5.2 Расход теплоты в сушильной камере

Тепловые потери W₁(кДж/ч) через внешние ограждения камеры

рассчитывается по формуле (40)

W₁=(78*3,73+101,2*3,73+44*7,54)*(75-15)=60008 кДж/ ч

Расход тепла на нагрев изделий и транспорта рассчитывается по формуле (41)