Смекни!
smekni.com

Проектирование участка грунтования кузова легкового автомобиля ХТОП 0934.240501.006 КР (стр. 4 из 7)

k1 = k2 = 3,73; k3 = 7,54.

W1 = (294*3,73 + 242*3,73 + 78*7,54)*(180 – 15) = 294489 кДж/ч.

Расход тепла на нагрев изделий и транспорта

W2 = Gиздизд*(t2изд – tн) + Gтртр*(t2тр – tн), (3.41)

где Gизд – производительность установки по массе изделий, Gизд=18000 кг/ч; сизд, стр – удельная теплоемкость изделий и транспорта, сизд = стр = 0,48 кДж/(кг*°С); Gтр – производительность установки по массе транспортных средств, Gтр = 3800 кг/ч; t2изд и t2тр – соответственно, температура изделия и транспорта на выходе из сушильной камеры.

Значения t2изд и t2тр рассчитываем по формуле (3.42)


τ = S*ρ*cизд/(k*α)*2,3*lg[(tc – tн)/(tc – t2)] , (3.42)

где S – толщина нагреваемого изделия, м;

ρ – плотность нагреваемого изделия, ρ = 7800 кг/м3;

k – коэффициент формы, k = 1;

α – коэффициент теплоотдачи от воздуха к изделию, (принимаем α = 29,3 кДж/(м2*ч*°С)) [1, с. 217];

t2 – температура изделия при выходе изделия из камеры, °С.

Учитывая, что Sизд = 0,0014 м; Sтр = 0,005 м, тогда

0,5 = 0,0014*7800*0,48/(1*29,3)*2,3*lg[(180 – 15)/(180 – t2изд)];

0,5 = 0,005*7800*0,48/(1*29,3)*2,3*lg[(180 – 15)/(180 – t2тр)].

Решая эти уравнения, получим

t2изд = 170 °C и t2тр = 105°С.

W2 = 18000*0,48*(170 – 15) + 3800*0,48*(105 – 15) = 1503360 кДж/ч.

Расход теплоты на нагрев и испарение воды с изделий

W3 = Gв*[cв*(tc – tн) + r], (3.43)

где Gв – масса воды, поступающая с изделиями в камеру, кг/ч;

r – теплота испарения воды, r = 2400 кДж/кг [2, с.516].

Gв = Gуд*Fизд, (3.44)

где Gуд – масса воды на 1 м2 поверхности изделия (в зависимости от группы сложности изделия принимают Gуд = 0,05…0,15), кг/м2;

Fизд – производительность установки по обрабатываемой поверхности изделий, Fизд = 4800 м2/ч.

Gв = 0,1*4800 = 480 кг/ч.

W3 = 480[4,19*(180 – 15) + 2400] = 1483848 кДж/ч.

Расход теплоты на нагрев свежего воздуха

W4 = Gвозвоз*(tc – tн), (3.45)

где Gвоз – масса воздуха, врывающегося через открытый проем в сушильную камеру, кг/ч;

своз – удельная теплоемкость воздуха, своз = 1 кДж/(кг*°С).

Масса воздуха, врывающегося через открытые проемы Gвоз, при наличии воздушных завес, если принято, что Gзав/Gвоз = 1 (где Gвоз = Gзав – масса воздуха подаваемого на воздушную завесу) рассчитывается по формуле (3.46) [1, с. 235]

Gвоз = Gзав = 2/3*3600*μ*b1*hнл*(2*g*hнл*(ρн – ρвн)*ρсм)0,5, (3.46)

где μ – коэффициент расхода воздуха через проем при наличии завесы;

hнл – расстояние от нейтральной линии до низа проема, м;

ρн, ρвн, ρсм – соответственно плотность воздуха в цехе, в установке и проеме, кг/м3.

Коэффициент μ зависит от типа завесы (односторонняя или двухсторонняя), а так же от соотношения Gзав/Gвоз и Fщ/Fпр (где Fщ – площадь щели завесы, через которую выходит воздух, м2) и угла выхода струи завесы к плоскости проема.

Для расчета принимаем: размеры щели воздушной завесы 2,42 x 0,015 м (завесу устанавливаем по всей высоте проема с двух сторон); угол выхода струи завесы к плоскости проема α = 45°; температура смеси в проеме 75 °С. Тогда плотность воздуха будет равна, кг/м3 ρн = 1,226; ρвн = 0,946; ρсм = 1,013 [2, с.10].

Fщ/Fпр = 2*b́/b́́́ ́, (3.47)

где b́ – ширина щели, м;

b́ ́ – приведенная ширина проема, м.

b́́ ́ = Fпр/hпр, (3.48)

где hпр – суммарная высота проема, м.

hпр = 1,32 + h + h2; (3.49)

hпр = 1,32 + 2,42 + 0,1 = 3,84 м.

b́́ ́ = 4,7/3,84 = 1,22 м.

Fщ/Fпр = 2*0,015/1,22 = 1/40,6.

Расстояние от нейтральной линии до низа проема

hнл = Fпр/2*b1; (3.50)

hнл = 4,7/2*2 = 1,8 м.

С учетом вышеуказанных условий получаем μ = 0,160 [4, с.40].

Gвоз = Gзав = 2/3*3600*0,160*2*1,18*(2*9,81*1,18*(1,226 – 0,946)*1,013)0,5 = 2322 кг/ч.


Расход воздуха через два проема

воз = 2*Gвоз = 2*2322 = 4644 кг/ч.

Объемный расход воздуха через два проема

Vвоз = Ǵвозвоз, (3.51)

где ρвоз – плотность воздуха, ρвоз = 1,226 кг/м3.

Vвоз = 4644/1,226 = 3788 м3/ч.

W4 = 4644*1,0*(180 – 15) = 766260 кДж/ч.

Общий расход теплоты

∑W = (W1 + W2 + W3 + W4)*kз, (3.52)

где kз – коэффициент запаса, kз = 1,2 [1, с. 218].

∑W = (294489 + 1503360 + 1483848 + 766260)*1,2 = 4857549 кДж/ч.

в) Расчет горения топлива.

Теоретический объем продуктов сгорания при сжигании 1 м3 газа

Vог = 1,14*Qнр/(4,19*1000) + 0,25, (3.53)

где Qнр – теплота сгорания газа, Qнр = 35200 кДж/м3.

Vог = 1,14*35200/(4,19*1000) + 0,25 = 9,83 м33.


Теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 м3 газа

Vов = 1,09*Qнр/(4,19*1000) – 0,25; (3.54)

Vов = 1,09*35200/(4,19*1000) – 0,25 = 8,9 м33.

Действительный объем воздуха, подаваемый для сжигания 1 м3 газа

Vв = α* Vов, (3.55)

где α – коэффициент избытка воздуха, α = 1,05…1,15 [1, с. 220].

Vв = 1,15*8,9 = 10,2 м33.

Действительный объем продуктов сгорания

Vг = Vог + (α – 1)*Vов; (3.56)

Vг = 9,83 + (1,15 – 1)*8,9 = 11,17 м33.

Удельная энтальпия продуктов сгорания

Iпс = (Qнр*η)/Vг, (3.57)

где η – КПД топки, η = 0,8.

Iпс = 35200*0,8/11,17 = 2521 кДж/м3.

Количество воздуха, необходимое для разбавления 1 м3 дымовых газов до температуры сушильного агента (принимаем температуру сушильного агента tса = 400 °С)


X = (Iпс – Iпг)/(Iв – 1,3*tн), (3.58)

где Iпг, Iв – соответственно энтальпия продуктов горения и воздуха, при tса = 400 °С, кДж/м3.

X = (2521 – 564)/(535,9 – 1,3*15) = 3,8 м33.

Расход воздуха на разбавление дымовых газов, получаемых при сгорании 1м3 газа

Vсм = Vг*Х; (3.59)

Vсм = 11,17*3,8 = 42,5 м33.

Количество воздуха, идущее на горение и разбавление дымовых газов

Vα = Vв + Vсм; (3.60)

Vα = 10,2 + 42,5 = 52,7 м33.

г) Подбор вентиляторов, топки и горелок.

Объем свежего сушильного агента, поступающего из топки

Vса = ∑W/(Iса – Iух), (3.61)

где Iса – энтальпия сушильного агента (принимаем равной энтальпии воздуха при температуре tса = 400 °С, кДж/м3);

Iух – энтальпия газовоздушной смеси на выходе из сушильной камеры (при температуре сушки tс = 180 °С), кДж/м3.

Vса = 4857549/(535,9 – 143,4) = 12376 м3/ч.


Объем продуктов сгорания газа, необходимый для ведения процесса

Vпс = Vса*( Iса – 1,3*tн)/( Iпс – 1,3*tн); (3.62)

Vпс = 12376*(535,9 – 1,3*15)/(2521 – 1,3*15) = 2555 м3/ч.

Объем рециркулируемой газовоздушной смеси

Vрец = Vса*(Iса – Iгс)/(Iгс – Iух), (3.63)

где Iгс – энтальпия сушильного агента в момент смешения с рециркулируемой газовоздушной смесью (tгс = tс + 20…30 °С, принимаем tгс = 200 °С, тогда Iгс = 183 кДж/м3 ).

Vрец = 12376*(535,9 – 183)/(183 – 143,4) = 110290 м3/ч.

Производительность рециркуляционного центра

Vрец.ц = (Vрец. + Vса)*(273 + tгс)/(273 + tн); (3.64)

Vрец.ц = (110290 + 12376)*(273 + 200)/(273 + 15) = 201462 м3/ч.

Производительность вытяжного центра

Vвц = (Vвоз + Vса)*(273 + tух)/(273 + tн); (3.65)

Vвц = (3788 + 12376)*(273 + 180)/(273 + 15) = 25425 м3/ч.

На сушилке устанавливаем два рециркуляционных вентилятора. Принимаем напор вентиляторов Р = 800 Па.

Выбираем рециркуляционный вентилятор Ц4 – 76 №16 со следующей характеристикой [6, с.155]


Q = 103000 м3/ч; Р = 800 Па; η = 0,72; ω = 60 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 103000*800*1,1/(3600*1000*0,72*0,96*0,95) = 38,3 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2–91–8 [6, с.173].

N = 40 кВт; n = 750 мин-1.

На сушилке устанавливаем два вытяжных вентилятора, которые одновременно подают воздух на воздушные завесы. Производительность одного вентилятора

V1 = (Vзав + Vвоз + Vса)*(273 + tух)/((273 + tн)*2); (3.66)

V1 = (3788 + 3788 + 12376)*(273 + 180)/((273 + 15)*2) = 15691 м3/ч.

Принимаем напор вентиляторов Р = 800 Па.

Выбираем вентилятор Ц4–76 №8 со следующей характеристикой [6, с.152]

Q = 16000 м3/ч; Р = 800 Па; η = 0,84; ω = 100 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 16000*800*1,1/(3600*1000*0,84*0,95*0,96) = 5,1 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2–51–6 [6, с.173]


N = 5,5 кВт; n = 1000 мин-1.

Расход газа в сушильной установке

В = Vпс/Vг; (3.67)

В = 2555/11,17 = 229 м3/ч.

Объем топки

Vт = B*Qнр/(4*106); (3.68)

Vт = 229*35200/(4*106) = 2 м3.

Принимаем к установке круглую топку

Для сжигания газа выбираем 4 горелки инжекциооные [5, с.216] с производительностью 20 – 60 м3/ч.

Расход воздуха, подаваемого в топку на горение и смешение

Vвт = Vα*B; (3.70)

Vвт = 52,7*229 = 12068 м3/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 2500 Па.

Выбираем вентилятор ЦП7–40 №6,3 со следующей характеристикой [6, с.165]

Q = 12100 м3/ч; Р = 2500 Па; η = 0,5; ω = 200 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 12100*2500*1,1/(1000*3600*0,5*0,96*0,95) = 20,3 кВт


Выбираем электродвигатель типа АО2–71–2 [6, с.173]

N = 22 кВт; n = 3000 мин-1.

3.3 Расчет камеры охлаждения [7]

Время принудительного охлаждения изделий

τ = 60*с*m*[ln(t0 - tср) – ln(tk - tср)]/(F*α), (3.71)

где с – теплоемкость изделия (теплоемкость стали с = 0,48 кДж/кг);