МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для выполнения лабораторно-практических занятий по дисциплине «Теоретические основы технологии пищевых производств»

Температура наружной поверхности изоляции может быть рассчитана по формуле (10.14).

TНп= (10.14)

Для определения коэффициента теплоотдачи от поверхности изоляционного слоя к окружающему воздуху можно воспользоваться приближенным уравнением (10.15).

α = 9.74+0.07∆T , (10.15)

Где ∆T - разность температур на поверхности изоляции и воздуха.

Удельный тепловой поток аппарата может быть рассчитан по формуле (10.16).

G = α (TСт+ TВ) , (10.16)

Где: α- коэффициент теплоотдачи аппарата;

TСт - температура стенки теплоизолятора;

TВ - температура воздуха.

Толщина слоя теплоизоляции может быть найдена из уравнения (10.17).

δ =, (10.17)

Где: λ - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя;

TН - температура внутри аппарата.

10.3. Задания по выполнению работы

Задача №1. Определить потери теплоты с 1м2 поверхности стенки печи, коэффициент теплоотдачи и температуру обеих стенок печи, если она трехслойная. Первый внутренний слой состоит из шамотного кирпича толщиной (δ) 100 мм; 2-й слой из динасового кирпича - 60 мм; 3-й слой из стального кожуха толщиной 8 мм. При этом известно, что теплопроводность 1-го слоя равна 0,81 Вт/(м2К), 2-го - 0,23 Вт/(м2К), 3-го - 45 Вт/(м2К). Коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны печи равен 70 Вт/(мК), а с наружной - 12 Вт/(м2К). При этом температура внутри аппарата, tн=780°С, а температура воздуха, tв= +20°С.

(Ответ. Rобщ = 0.48 м2К/Вт, g=1583 Вт/м3; К=2,08 Вт/(м2К); tс. п1=757.4°С; t1-2=562.7°С; t2-3=152,1°С; tсп2=150.6°С).

Задача №2. Определить температуру внутренней и наружной поверхности теплообменника, а также температуру наружной поверхности изоляции если известно, что температура жидкости в теплообменнике 80°С, окружающего (наружного) воздуха +15°С. При этом также известно, что теплообменник изготовлен из стали толщиной 5мм, а толщина изоляции составляет 50мм. При расчетах принять, что коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке аппарата равен 240Вт/(м2К), коэффициент теплопроводности изоляции составляет 0,12 Вт/( м2К), а для стали он равен 46,5Вт/( м2К), в то время как коэффициент теплоотдачи стали равен 12 Вт/(м2К).

(Ответ. К = 2,05 Вт/( м2К); g=133.405 Вт/м2; tвс=79,44°С; tн. с =79,43°С; tн. п=26,11°С).

Задача №3. Определить, толщину слоя изоляции аппарата, если внутри него температура составляет 150°С, а температура снаружи изоляционного слоя не должна быть более 40°С при температуре окружающего воздуха + 20°С и коэффициенте теплопроводности изолятора равном 0,098 Вт/(м 2К).

(Ответ. δ = 0,057М; α = 11,1 Вт/(м2К); g = 222 Вт/м2).

11. Практическое занятие №6

Тема. Расчет технологических параметров процессов нагревания, теплоотдачи, испарения и

Конденсации

11.1. Цель и задачи по выполнению работы. Целью данной работы является овладение методикой расчета тепловых параметров нагревательных и испарительных устройств.

В задачу данной работы входит расчет коэффициентов теплоотдачи, теплоты конденсации, потери теплоты при лучеиспускании и др.

11.2. Теоретические сведения по выполнению работы

Определить количество полученной теплоты жидкостью в процессе ее нагревания можно с помощью уравнения (11.1).

Q = M C (TК - TН) , (11.1)

Где: М - масса жидкости;

С - теплоемкость жидкости;

TК - конечная температура жидкости;

tн - начальная температура жидкости.

В свою очередь режим течения воды в трубах может быть определен по числу Рейнольдса, а именно.

Re= , (11.2)

Где: V - скорость течения воды;

D- диаметр трубы;

μ - вязкость воды.

При этом критерий Прандтля может быть найден из соотношения (11.3), а именно.

Pr = , (11.3)

Где: С - теплоемкость воды;

μ - вязкость воды;

λ - Теплопроводность воды.

Критерий Нуссельта может быть найден из соотношения (11.4).

Nu=0.021*Re0.8*Pr0.43 , (11.4)

Где РR - критерий Прандтля для температуры стенки трубы.

Коэффициент теплоотдачи определяется из критерия Нуссельта.

= (11.5)

Критерий Нуссельта для воздухоотдачи с углом атаки воздушного потока может быть найден из уравнения (11.6).

Nu = 0.37 φ Re0.6 (11.6)

Плотность воздуха может быть рассчитана по уравнению Клайперона

ρ = ρ0 (11.7)

Где: Т0 - начальная температура воздуха;

Т - температура нагретого воздуха по Кельвину;

Р0 - давление газа при абсолютном нуле;

ρ0- плотность газа при абсолютном нуле.

Средний коэффициент теплоотдачи при конденсации насыщенного водяного пара может быть найден из уравнения (11.8).

α = 1.28 , (11.8)

Где: R - теплота конденсации;

ρ - плотность конденсата;

λ - теплопроводность конденсата;

D - диаметр трубы.