Методики теплотехнического расчета
Г1 Методика расчета системы с воздушным гелиоколлектором для досушки сена
Г1.1 Количество энергии, снимаемой с гелиоколлектора, рассчитывается по формуле:
(Г1.1)
где Qэ - получаемая энергия, Дж;
m - количество воздуха, проходящее через коллектор, кг/ч;
c - удельная теплоемкость воздуха Дж/кг°С; если m измеряется в кг/ч, c = 1;
t2 - температура воздуха на выходе из коллектора, °С;
t1 - температура воздуха на входе в коллектор, °С.
Г1.2 Количество воздуха m определятся по формуле:
(Г1.2)
где r - плотность воздуха, принимается 1,2 кг/м3;
Д - объем воздуха, м3/ч, определяется из выражения:
(Г1.3)
где F - площадь укладки высушиваемого сена, м2;
k - удельный расход воздуха на единицу площади, м3/ч·м2:
- для рассыпного неизмельченного сена k = 540 м3/ч·м2;
- для прессованного сена k = 640 м3/ч·м2
- для измельченного сена k =600 м3/ч·м2.
Учитывая, что 1 Вт=1 Дж/с, рассчитываются:
- Nобщ - мощность коллектора:
Вт (Г1.4)
- Nуд - удельная мощность:
Вт/м2 (Г1.5)
где Fкол - площадь гелиоколлектора, м2.
h - коэффициент полезного действия коллектора:
(Г1.6)
|
|
|
где Nпад - падающая на 1 м2 радиация, Вт/м2 (таблица Г1.1).
Таблица Г1.1 - Изменение падающей радиации Nпад солнца от времени суток
| Время, ч | Падающая радиация,Nпад, кВт | |
| московское | солнечное | |
| 1 | 2 | 3 |
| 15,25 | 13,00 | 0,995 |
| 15,52 | 13,30 | 0,993 |
| 16,05 | 13,45 | 0,982 |
| 16,25 | 14,00 | 0,980 |
| 16,50 | 14,25 | 0,967 |
| 17,25 | 15,00 | 0,937 |
| 17,55 | 15,30 | 0,912 |
| 18,25 | 16,00 | 0,887 |
| 18,55 | 16,30 | 0,861 |
| 19,25 | 17,00 | 0,776 |
| 19,55 | 17,30 | 0,734 |
| 20,25 | 18,00 | 0,645 |
Зная F и Д и задавшись требуемым градиентом температур (t2 - t1) можно рассчитать требуемую площадь гелиоколлектора.
При интенсивности солнечной радиации около 900 Вт/м2 (55°-60° северной широты) удельная мощность гелиоколлектора в зависимости от коэффициента полезного действия составляет 300-700 Вт/м2. В среднем эта величина будет 0,5 кВт/м2 или 430 ккал/ч·м2.
Г1.3 1 м2 гелиоколлектора обеспечивает нагрев определенного объема воздуха до заданной температуры:
м3 (Г1.7)
где Dt = (t2 - t1) - градиент температуры, принимается Dt = 5 °С;
с1 - объемная теплоемкость воздуха, с1 = 0,31 ккал/м3·°С.
м3
Для обеспечения нормальной досушки сена атмосферным воздухом необходима подача 540-640 м3 воздуха в час на 1 м2 площади в зависимости от вида сена.
|
|
|
Одна секция сарая, как правило, имеет размеры в плане 18х6 м, т.е. ее площадь Fсекц = 108 м2.
Г1.4 Требуемая подача воздуха:
Fсекц = 540 · 108 = 58320 м3/ч.
Для подогрева этого объема воздуха на 5 °С требуется площадь коллектора:
м2 (Г1.8)
или на 1 м2 площади (решетчатого пола) требуется площадь коллектора:
м2
Г1.5 Кроме площади гелиоколлектора Fкол необходимо также определить высоту коллектора, т.е. расстояние между прозрачным покрытием и абсорбером, для обеспечения оптимальной скорости прохождения воздуха через коллектор - 4-6 м/с.
Для этого необходимо рассчитать параметры установки активного вентилирования:
а) определить массу высушиваемого сена M, т:
(Г1.9)
где Fреш - площадь укладки сена, приходящаяся на одну вентиляционную установку (секцию), м2;
g - средняя плотность продуваемого слоя, кг/м3 (таблица Г1.2);
h - высота продуваемого слоя, м.
Таблица Г1.2 - Объемная масса (плотность) сена для различных видов трав в зависимости от толщины слоя, кг/м3 (цельное/измельченное)
| Ботаническийсостав | Толщина слоя, м | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Злаковые | 41/50 | 45/58 | 48/66 | 52/75 | 57/83 | 62/92 |
| Бобово-злаковые | 45/56 | 50/65 | 56/76 | 60/85 | 65/95 | 70/105 |
| Бобовые | 51/61 | 56/72 | 61/82 | 65/91 | 70/100 | 73/110 |
| Естественные травы | 40/48 | 43/55 | 46/65 | 50/73 | 55/82 | 61/88 |
|
|
|
б) рассчитать скорость воздуха Vn в слое сена, необходимую для высушивания массы сена в агротехнический срок T = 150 ч.
м/с (Г1.10)
где m' - масса испаряемой воды, кг/т (таблица Г1.3);
Da - влагопоглотительная способность воздуха, г/м3 (таблица Г1.4).
Таблица Г1.3 - Количество испаряемой из исходного материала воды для получения 1 ц сена
В килограммах
| Конечная влажность, % | Начальная влажность досушиваемой массы, % | ||||||||||
| 80 | 60 | 50 | 45 | 40 | 35 | 30 | 25 | 22 | 20 | 17 | |
| 20 | 300 | 100 | 60 | 45 | 33 | 23 | 14 | 7 | 3 | - | - |
| 17 | 315 | 107 | 66 | 51 | 38 | 28 | 19 | 11 | 6 | 3,8 | - |
| 14 | 331 | 115 | 72 | 56 | 73 | 32 | 23 | 15 | 10 | 7,5 | 3,6 |
Таблица Г1.4 - Влагопоглотительная способность воздуха при его насыщении до влажности 80%, г/м3
| Температура, °С | Начальная влажность воздуха, % | |||||||
| 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | |
| 10 | 1,9 | 1,7 | 1,4 | 1,2 | 0,9 | 0,7 | 0,5 | 0,2 |
| 15 | 2,3 | 2,0 | 1,7 | 1,4 | 1,1 | 0,8 | 0,6 | 0,3 |
| 20 | 2,7 | 2,4 | 2,0 | 1,6 | 1,3 | 1,0 | 0,6 | 0,3 |
| 25 | 3,2 | 2,7 | 2,3 | 1,9 | 1,5 | 1,1 | 0,7 | 0,4 |
| 30 | 3,6 | 3,1 | 2,6 | 2,1 | 1,7 | 1,2 | 0,8 | 0,4 |
| 35 | 4,0 | 3,4 | 2,9 | 2,4 | 1,9 | 1,4 | 0,9 | 0,5 |
| 40 | 4,5 | 3,9 | 3,3 | 2,7 | 2,2 | 1,6 | 1,0 | 0,6 |
|
|
|
в) определить давление воздуха P, обеспечивающее продувание слоя высотой h с расчетной скоростью Vn:
кг/м2 (Г1.11)
где DP - сопротивление продуванию слоя высотой 1 м (таблица Г1.5).
Таблица Г1.5 - Сопротивление 1 м слоя вертикальному потоку воздуха, кг/м2
| Плотность сена, кг/м3 | Скорость воздуха, м/с | ||||||||
| 0,04 | 0,06 | 0,08 | 0,10 | 0,12 | 0,14 | 0,16 | 0,18 | 0,20 | |
| 50 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 |
| 60 | 1,5 | 2,0 | 3,5 | 4,5 | 5,0 | 7,0 | 8,0 | 10,0 | 12,0 |
| 70 | 2,0 | 3,0 | 5,0 | 6,5 | 7,0 | 9,0 | 11,0 | 14,0 | 17,0 |
| 80 | 2,5 | 4,0 | 6,5 | 8,5 | 9,0 | 12,0 | 15,0 | 19,0 | 23,0 |
| 90 | 3,0 | 5,5 | 8,0 | 11,0 | 12,0 | 16,0 | 20,0 | 25,0 | 30,0 |
| 100 | 3,5 | 7,0 | 10,0 | 13,5 | 16,0 | 21,0 | 26,0 | 32,0 | 38,0 |
| 110 | 4,5 | 8,5 | 13,0 | 16,5 | 21,0 | 26,0 | 33,0 | 40,0 | 48,0 |
| 120 | 6,0 | 10,5 | 17,0 | 20,0 | 27,0 | 32,0 | 41,0 | 49,0 | 60,0 |
г) определить удельную потребность воздуха на 1 м2 вентилируемой площади, q:
, м3/ч (Г1.12)
где k' - коэффициент, учитывающий падение давления в системе воздухораспределения (10%) и фактическую производительность вентилятора (80%). Ориентировочно k' = 1,1;
д) определить необходимую производительность вентилятора:
м3/ч (Г1.13)
е) подобрать по техническим характеристикам вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха Qв м3/ч при полном давлении P кг/м2.
В приведенном порядке расчета первичным фактором принята вентилируемая площадь Fсекц. Если первичными являются параметры вентилятора и требуется определить обслуживаемую площадь, расчет ведется в обратном порядке;
ж) определить высоту коллектора, т.е. расстояние между абсорбером и прозрачным покрытием:
м (Г1.14)
где Hk - высота коллектора, м;
Lc - ширина секции коллектора, равная шагу размещения вентиляторов, Lc = 3,0; 4,5 или 6,0 м;
Vкол - скорость движения воздуха в коллекторе, оптимальной является Vкол = 4-6 м/с.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 145; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!