Примеры тепловых расчетов. Подбор типоразмера и количества нагревателей |
1. Расчет количества теплоты, необходимого для разогрева продукта.
Формула: Q = m · c · Δt° где Q – количество теплоты [Вт · час] m – масса продукта [кг] c – теплоемкость продукта [Вт · час / (кг · °С)] Δt° – разность температур, Δt° = t°конечная – t°начальная [°С] |
|
2. Вычисление суммарной мощности нагревателей.
Формула: P = Q / T где P – суммарная мощность нагревателей [Вт] T – требуемое время разогрева [час] |
|
3. Определение необходимого количества нагревателей.
Формула: N = P / Pнагр где N – необходимое количество нагревателей [шт.] P – суммарная мощность нагревателей [Вт] Pнагр – мощность отдельного нагревателя [Вт] |
|
Примечания:
— для удобства расчетов можно задавать массу продукта в тоннах [т], тогда количество теплоты будет измеряться в киловатт-часах [кВт·час], а мощность (суммарная и отдельного нагревателя) в киловаттах [кВт] — теплоемкость битума, мазута и т.п. 0,5 [Вт · час / (кг · °С)], плотность 1000 [кг/м3] — теплоемкость воды 1 [Вт · час / (кг · °С)] — для более точного расчета можно учитывать степень заполнения емкости продуктом, то есть реальное количество продукта. — необходимо учитывать геометрические размеры емкости с целью определения возможного количества нагревателей, размещаемых внутри емкости. |
|
Пример расчета:
Исходные данные: емкость объемом V = 50 м3, заполняется на 90%, продукт – битумначальная температура 20 °С, конечная температура 120 °С желательное время разогрева 15 часов Расчет: |
|
Масса продукта | m = V · 0,9 · ρ = 50 [м3] · 0,9 · 1000 [кг/м3] = 45000 [кг] = 45 [т] |
Разность температур | Δt° = 120 [°С] – 20 [°С] = 100 [°С] |
Количество теплоты | Q = 45 [т] · 0,5 [кВт · час / (т · °С)] · 100 [°С] = 2250 [кВт · час] |
Суммарная мощность | P = 2250 [кВт · час] / 15 [час] = 150 [кВт] |
Стандартная 50 м3 емкость имеет примерно следующие размеры: диаметр 2,6 м; длина 10 м.
По длине 10 метров возможно разместить 4 тройки нагревателей УСКН-2-10 (длиной 2 м; мощностью 10 кВт) – итого 12 шт. суммарной мощностью 120 кВт. Так как размещаемая мощность меньше расчетной, то в этом случае увеличиться время разогрева: T = Q / P = 2250 [кВт · час] / 120 [кВт] = 18,75 [час] |