2.4 Расчет энергетических затрат на технологические нужды

2.4 1 Тепловой расчет бункера с сушкой материала в токе горячего воздуха

Расход тепла на подогрев материала:

(135*1,93* (100-20)) /3600 = 5,79 кВт, где

135 - пластикационная производительность ТПА, кг/ч; 1,93 - теплоемкость материала, кДж/кг 0С; 100 - температура конечная, 0С; 20 - начальная температура, 0С. Расход тепла с учетом потерь 20%:

5,79*1,2 = 6,95 кВт.

Удельный расход тепла: 6,95/16,8 = 0,414 кВт*ч/кг

2.4.2 Тепловой расчет ТПА

Мощность нагревателя определяется по уравнению:

Nнагр = Nц+ Nпот+ Nохл - Nмех, где

Nц - мощность для нагревания полимера в цилиндре, Вт; Nпот - тепловые потери с поверхности цилиндра, Вт; Nохл - мощность на нагрев охлаждающей воды в червяке и в цилиндре, Вт; Nмех - тепловыделение за счет механической работы червяка, Вт.

Nмех = 3,2*10-4 Q Cn (T2-T1) = 3,2*10-4 18,9*7,1* (260-220) = 0,00045 Вт,

где

Q - пластикационная производительность ТПА, кг/ч;

Cn - удельная теплоемкость полимера, кДж/кг 0С;

T1, T2 - температура полимера в зоне загрузки и в зоне дозирования соответственно, 0С [17,24,25].

Nц = Q Cn (T2-T1) 1/3600 = 135*7,1* (260-220) *1/3600 = 10,65 Вт, где

Q - пластикационная производительность ТПА, кг/ч; [26].

Nпот = F = (9,74+0,07*25) 25*0,0145 = 4,165 Вт, где

F - площадь наружной поверхности цилиндра, м2;

- разность температур наружной поверхности теплоизоляции цилиндра и окружающего воздуха, К [24].

- коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/м2К, = 9,74+0,07.

Nохл = = 0,0694*4180* (20-15) = 1,45 кВт, где

расход охлаждающей воды;

теплоемкость воды, кДж/кг 0С;

разность температур между конечной и начальной температурой охлаждающей воды, К [20].

Nнагр = 10,65+1,45+4,165-0,00045 = 1464,8 Вт =1,5 кВт.

Расчетная мощность нагревателя не должна превышать фактической, принятой для машины:

NфактNрасч

10,3кВт 1,5кВт.

Удельный расход тепла в ТПА:

10,3/18,9 = 0,5 кВт ч/кг продукта.

2.4.3 Тепловой расчет экструдера

Nнагр = Nц+ Nпот+ Nохл - Nмех

Nмех = 3,2*10-4 Q Cn (T2-T1) = 3,2*10-4 *150*1,93* (218-150) = 1,75 Вт [20].

Nц = Q Cn (T2-T1) 1/3600 = 150*1,93* (218-150) *1/3600 = 5468,33 Вт.

Nохл = = 0,07*4180* (22-15) = 2048,2 Вт.

Nпот = F = (9,74+0,07*25) * (45-20) *0,385 = 110,6 Вт.

Nнагр = 5468,3+110,6+2050-1,75 = 7,6 кВт.

NфактNрасч

32 кВт 7,6 кВт.

Удельный расход тепла в экструдере: 32/16,8 = 1905 Вт ч/кг продукта [25].

2.4.4 Тепловой расчет гранулятора

Тепло, расходуемое на нагрев охлаждающей воды, находится так:

Nохл = = 40*103*4180* (50-20) = 464 кВт, где

расход охлаждающей воды;

теплоемкость воды, кДж/кг 0С; [30]

разность температур между конечной и начальной температурой охлаждающей воды, К.

Удельный расход тепла в грануляторе: 464/16,8 = 27,6 кВт ч/кг продукта. [25].

2.4.5 Тепловой расчет барабанной сушилки

Исходные данные:

Максимальная производительность, кг/ч - 600;

Конечная влажность продукта, % - 0,1;

Начальная влажность продукта, % - 20;

Температура воздуха, 0С - 20;

Относительная влажность, % - 60;

Барометрическое давление, мм. рт. ст. - 745;

Температура воздуха на входе в барабан, 0С - 120;

Температура воздуха на выходе из барабан, 0С - 60;

Потери тепла, % - 8.

Расчет

Расход воздуха:

расход поступающего на сушку материала, кг/ч;

начальная и конечная влажность материала, % масс.

Количество высушенного материала:

Расход тепла на подогрев материала:

где

средняя удельная теплоемкость материала, кДж/кг 0С; [30]

начальная и конечная температура материала, 0С.

влагосодержание воздуха на входе и выходе х1 и х2:

по справочнику находим при температуре воздуха

где

парциальное давление насыщенного пара при 200С, Па.

парциальное давление водяных паров при 200С, Па.

общее давление, Па.

Расчет сухого воздуха:

где

W - количество испаряемой влаги.

Удельный расход воздуха:

[30]

Количество тепла, подводимого в калорифер, определяется по формуле:

где

I0, I1 - теплосодержание воздуха до калорифера и после него, Дж/кг. [30]

Удельный расход тепла в барабанной сушилке:

Общее количество тепла, расходуемое в процессе изготовления вкладыша:

0,070+0,5+0,321+2,3=3, 191 кВт* ч/кг

Общий расход холода составляет: