Тепловий розрахунок вулканізаційного автоклава

Метою теплового розрахунку вулканiзацiйного автоклава є визначення витрати гріючої пари (Gп).

Тепловий баланс вулканiзацiйного автоклава має наступний вигляд:

Q= Q_І+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆+Q₇, Дж / цикл,

де Q- тепло, шо пiдводиться до вулканiзацiйного автоклава з насиченою парою, Дж/цикл;

Q₁ - витрати тепла на нагрівання корпусу, днища i кришки автоклаву, Дж/ цикл;

Q₂ - витрати тепла на нагрiвання металевих виробiв (возикiв, дорнiв, барабанiв), Дж/цикл;

Q₃ - витрати тепла на нагрiвання виробiв, що вулканiзуються, Дж/цикл;

Q₄ - витрата тепла на нагрiвання повiтря в автоклавi, Дж/цикл;

Q₅ - втрати тепла в довкiлля конвекцiєю та променевипромiнюванням, Дж/цикл;

Q₆ - втрати тепла з парою, яка випускається iз автоклава, Дж / цикл;

Q₇ - втрати тепла в комунiкацiях та при продуваннi конденсатної лiнiї, Дж/цикл.

Витрати тепла на нагрiвання корпусу, кришки, днища Q₁, Дж/цикл, складаються з тепла на початкове нагрiвання (раз на тиждень) i тепла на промiжнє нагрiвання (раз за цикл) і визначається за формулою:

Q₁ = Q^|₁ + Q^||₁ = G₁·C₁ (t – t_в) + G₁ ·C₁ ·(t – t_пр),

де G₁ - маса корпусу, кришки, днища автоклава, кг;

С₁ = 482 Дж/кг;

К - питома теплоємнiсть сталi [сталь 3];

t - температура гріючої пари (температура вулканiзацiї за умовами) ⁰С;

t_в - температура навколишнього повiтря, ⁰С (приймається рівною 20⁰С;

t_пр - промiжна температура автоклава (температура до якої охолоджується автоклав

при при перезарядцi, приймають рівною 80-90⁰С);

п - кiлькiсть циклiв вулканiзацiї за тиждень.

Витрати тепла на нагрівання візочків з дорнами, колодками, листами, металовалами G₂, Дж/цикл визначаються за формулою:

G₂= G₂·С₂ (t-t^/_пр) + G_g C_g (t-t_в),

де G₂·- загальна маса візочків, що закочуються в автоклав, кг;

С₂, C_g – питома теплоємкість візочків, дорнів, Дж/кг·К (сталь 482, чавун 540)

t – температура вулканізації, ⁰С;

t^/_пр – проміжна температура, до якої охолоджуються візочки при перезарядці, ⁰С (при використанні тих же візочків (t^/_пр = 50-70⁰С);

G_g – загальна маса дорнів, колодок, листів, металовалів;

t_в = 20⁰С – температура навколишнього повітря (початкова температура).

Витрати тепла на нагрівання виробів, що вулканізуються Q₃, Дж/цикл визначаються за формулою:

Q₃ = G₃ ·С₃ ·(t - t_в),

де G₃ – маса виробів, що вулканізуються за один цикл, кг;

С₃ - питома теплоємнiсть матеріалу виробу, що вулканізується, Дж/кг·К;

t_в = 20⁰С – початкова температура виробів, що вулканізуються, приймається рівною температурі навколишнього повітря.

Примітка:

1. При вулканізації комплексних виробів (гума, текстиль, металоарматура) розрахунок тепла проводиться окремо для кожної складової частини виробу і за результат береться загальна сума.

2. Питома теплоємкість для гуми 1676 Дж/кг·К;

тканини 1280 Дж/кг·К;

сталі 482 Дж/кг·К.

Витрати тепла на нагрiвання повiтря в автоклавi Q₄, Дж/цикл визначаються за формулою:

Q₄= G₄·C_п (t - t_в^/),

де G₄ — маса повiтря в автоклавi, (G₄= V_к·ρ_п), кг;

V_к - вiльний об’єм автоклава, м³;

ρ_в - густина повiтря, кг/м³ (ρ;= 1,293 кг/м³)

С₄ - питома теплоємнiсть повiтря, Дж/кг (визначається при t^|_в);

t^|_в – початкова температура повітря в автоклаві (рекомендується приймати t^|_в = t^|_пр.

Втрати тепла в навколишнє середовище поверхнею автоклава Q₅, Дж/цикл розраховуються за формулою:

Q₅ = α₂ · Fп·(tст -tп)· τ_цикл ·1,1,

де α_з - загальний коефiцiєнт тепловiддачi конвекцiєю та променевипромiнюванням,

Дж/кг·К;

α₂ = 9,3 + 0,058 · t_ст;

F_п - площа поверхнi випромінювання, м²;

F_п = π·Д·L + 2·π·Д²/4,

де Д – діаметр автоклава, м;

L – довжина автоклава, м;

tст - температура зовнiшньої поверхнi автоклава, ⁰С (для теплоізольваної поверхні

приймається рівною 40-45ºС);

t_в = 20 ºС - температура навколишнього повітря;

τ_ц =3600 с - тривалiсть циклу вулканiзацiї;

1,1 - коефiцiєнт, який враховує втрати тепла вiд неiзольованої поверхні частини

автоклава.

Визначення втрат тепла з парою Q₆, Дж/цикл, що випускається із автоклава визначається за формулою:

Q₆ =V_к· р_п· і_п,

де V_к – вільний об’єм автоклава, м³;

р_п - густина пари при даному тиску, кг/м³;

і_п - ентальпiя пари при даному тиску, Дж/кг.

Втрати тепла в комунiкацiях i при продуваннi конденсатної лінії Q₇, Дж/цикл визначаються за формулою:

Q₇ = (Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆) ·0,1,

де 0,1 - коефiцiєнт, який враховує втрати 10% вiд загальних витрат тепла.

Після розрахунку Q7 розраховують Q, потім витрати пари за один цикл вулканiзацiї:

G_п =Q / r, кг/цикл,

де r - теплота пароутворення, Дж/кг.

Для визначення витрат пари за одну годину вулканiзацiї G^/_п, кг/год використовується формула:

G^/_п = Gп ·З600 / τ_цикл

Дата добавления: 2014-11-29