Теплота на разогрев конструкций камеры

Теплота на разогрев ограждающих конструкций установки для тепловой обработки рассчитывается по формуле:

, кДж (7.20)

где – массовая теплоемкость соответствующего слоя конструкции рассматриваемого ограждения, кДж/(кг·°С);

– масса рассматриваемого слоя, кг;

– средняя конечная температура материала рассматриваемого слоя конструкции, °С;

– начальная температура материала рассматриваемого слоя конструкции, °С.

Средняя конечная температура материала рассматриваемого слоя конструкции рассчитывается как среднее арифметическое значение температур на границе отдельных слоев. Температура на границе слоев рассчитывается по формле: , °С (7.21)

где – температура окружающего воздуха, °С;

– температура среды в камере в процессе термообработки, °С; в период подъема температуры , °С;

– температура изотермической выдержки, °С;

– общее сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций, (м²·°С)/Вт;

– термическое сопротивление слоев от внутренней поверхности до рассматриваемого сечения конструкции ограждения, (м²·°С)/Вт;

– толщина го слоя, м;

– коэффициент теплопроводности го слоя материала, Вт/(м²·°С).

, (м²·°С)/Вт (7.22)

где – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С);

– коэффициент теплоотдачи у внутренней поверхности камеры,

=60…1000 Вт/(м²·°С);

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С).

Потери теплоты на разогрев стен камеры:

1.Бетон:

Сбет=0,84 кДж/кг·ºС; λб=1,86 Вт/м·ºС;ρб=2400 кг/м³;δб=0,2 м;

2.Минеральная вата:

Смв=0,84 кДж/кг·ºС; λм.в.=0,054 Вт/м·ºС;ρм.в.=125 кг/м³;δм.в.=0,1 м;

3.Сталь:

Сст=0,48 кДж/кг·ºС;λст=58 Вт/м·ºС;ρст=7850 кг/м³; δст=0,003 м

(рис.1)

Найдем массу каждого из слоев:

Vб=(9,406·3,6,06·1,45)-(9,006·3,206·1,45)=7,3м³

Vм.в=(9,006·3,206·1,45)-(8,806·3,006·1,45)=3,5 м³

Vс.т=(8,806·3,006*1,45)-(8,8·3·1,45)=0,1 м³

G=ρ·V

Gб=2400·7,3=17555,9 кг; Gм.в.=125·3,7=435,4кг;

Gст=0,1·7850=806,3кг.

Сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции:

Общее сопротивление:

=1/60+0,11+1,85+0,00005+1/9,52=2,08

Рассчитаем температуру на границе слоёв:

Ø период подъёма температуры:

t1=40 ºС

t₂ = °С

t₃ = °C

t₄ = °C

Ø период изотермической выдержки:

t1=60

t₂ = °С

t₃ = °C

t₄ = °C

Теплопотери на разогрев крышки камеры:

(рис.2)

1 – металлический лист кДж/(кг·˚С); кг/м³

Вт/(м·˚С); м.

2 – минеральная вата кДж/(кг·˚С); кг/м³

Вт/(м·˚С); м

3 – металлический лист кДж/(кг·˚С); кг/м³

Вт/(м·˚С); м

Общее сопротивление:

Найдем массу каждого из слоев:

Vм.в= 9,106 ·3,306·0,1=3,39м³

Vст1=9,106·3,306·0,002=0,07 м³

Vш=9,106·0,08·0,1·2+3,306·0,08·0,1·2=0,208 м³

Vст2=9,106·3,306·0,003=0,1м³

Vбок.ч.=9,106·2·0,105·0,003+3,306·2·0,105·0,003=0,008м³

Gм.в.=125·3,39=423,97 кг

G_{реб.жест.}=0,2·(7850·0,07)=106,5 кг

Gст1=7850·0,07+106,5+0,208·7850=2273,32 кг

Gст2=7850·0,1+0,008·7850=863,12кг

Теплота, расходуемая на разогрев крышки камеры, рассчитывается для периода подъема температуры. Определим температуру на границе слоёв:

°C

Потери теплоты на разогрев пола камеры:

1- цементно-песчаная стяжка: Сст=0,84 кДж/кг·ºС;

λст=0,93Вт/м·ºС

ρст=1800 кг/м³

δст=0,03 м

2-плита из тяжелого бетона Спен=0,84 кДж/кг·ºС;

λпен.=1,86Вт/м·ºС

ρпен.=2400 кг/м³

δпен.=0,14м

3-Воздушная прослойка, δв.п=0,15м

фольгоизол R=0,38Вт/м·ºС

4- керамзитобетон: Ск.б.=0,84 кДж/кг·ºС;

λк.б.=0,65Вт/м·ºС

ρк.б.=800 кг/м³

δк.б.=0,15м

5- песчаная подготовка: δп.п.=0,15м

ρп.п.=1600 кг/м³

λп.п.=0,58Вт/м·ºС

Спен=0,84 кДж/кг·ºС;

6. Гидроизоляция:

(рис.3)

Найдем общее сопротивление:

Найдем массу:

V₁=9,406∙3,606∙0,03=1,02 м³

V₂=9,406·3,606·0,14=4,7 м³

V₃=9,406·3,606 ·0,15=5,08м³

V₄=9,406·3,606·0,15=5,08 м³

V₅= 9,406·3,606·0,15=5,08

G₁=1800·1,02=1831,57 кг

G₂=2400·4,7=11396,5кг

G₃=0

G₄=800·5,08=4070,2 кг

G₄=1600·5,08=8140,3 кг

Рассчитаем температуру на границе слоёв:

Ø период подъёма температуры:

Ø период изотермической выдержки: