3 Автогудронатор базасында қар еріткіштің жылу процестерін есептеу

3.1 Қарды ерітуге кетеін жылудың шығынын есептеу

Жылулық есеп бірнеше керекті рұқсат етулерді қабылдап өткіземіз, мысалы берілген машинада жылу берілісі конвективті жылу алмасу заңы бойынша орындалады және осындай режим кезінде жылу берілісі процесіне әсер ететін факторларды ескереміз, олар:

• сұйықтықтың қабырға бойында қозғалыстың пайда болу табиғаты;

• сұйықтық қозғалысының режимі;

• сұйықтықтардың физикалық қасиеті;

• сұйықтықпен шайылатын қабырға бетінің формасы, өлшемі мен күйі;

Сондықтан келесі рұқсат етулерді қабылдау керек:

• жылу алмасу жылу өткізгішпен орындалады;

• жылу алмасудың режимі – стационарлы;

• отынның жану температурасы тұрақты болады.

Жылулық есеп қар мұзды массасының берілген көлемін ерітуге арналған керек отынның мөлшерін анықтау үшін керек, сонымен қатар осы операцияға кететін уақытты анықтау, машинаның экономикалық тиімділігін есептеу үшін де керек.

Отынның массасын формула бойынша анықтаймыз:

, кг, (3.1)

мұнда − отынның массасы, кг;

Q − қар-мұзды массасының берілген көлемін ерітуге керек жылудың мөлшері, Дж;

−отынның жану жылуы, Дж/кг.

Бір циклге керек уақытын табу үшін сауыттың қабырғалары бойынша жылу шығынын ескерумен бірге жылулық баланс теңдеуін құраймыз:

(3.2)

мұнда − қардың жылу сыйымдылығы, Дж/кгград;

−қардың массасы, кг;

−тиеу кезінде қардың температурасы, град;

−қоршаған ортаның температурасы, град;

−қардың суға фазалық айналудың меншікті жылуы, Дж/кг;

, − ыдыстың ішкі және сыртқы қабырғаларының қалыңдығы, м;

,−сәйкес жылу өткізгіш коэффициенттері, Вт/(мК);

−цикл уақыты, c;

−сауыт қабырғасының ішкі ауданы, м²;

−қызғыш құбырлардың ұзындығы, м;

−қызғыш құбыр қабырғасының жылу өткізгіш коэффициенті, Вт/(мК);

−отынның жану температурасы, град;

−қызғыш құбырлардың сыртқы және ішкі диаметрлері, м.

(3.2) формуладан аламыз:

, с (3.3)

Берілген қар массасын еріту үшін керек жану мөлшері формула бойынша анықталады:

(3.4)

1 м³ орташа тығыздықты қарды ерітуге керек жану мөлшері (кДж) формула бойынша анықталады:

_(3.5)

мұнда k –жылу беріліс коэффициенті, кВт/(м²·⁰С);

- цистерна бетінің ауданы, м²;

- қарды тиегеннен кейін судың орташа температурасы;

-қарды тиеген кездегі судың температурасы.

Қар массасының тығыздығы 300 кг/м3 болғанда автогудронаторды қолданып, қарды еріту кезінде тұтынатын энергия 11025,1кДж құрайтыны есептелген.

Біркелкіленген автогудронаторды қолдану қала жолдарынан қарды шығарумен байланысты шығындарды едәуір қысқартуға болады, сонымен қатар, жарты жыл ғана жұмыс істейтін автогудронатордың пайдалану мерзімін арттыру болып табылады.

3.2 Қарды еріту кезіндегі автогудронатордың жылу беріліс элементтерін есептеу

Цистернаның жылу оқшаулағышын есептеу кезінде негізгі параметрлердің бірі - жылу мөлшері бойынша оқшаулау қабатының қалыңдығын анықтау, 1 сағат ішінде 1,5 ⁰С артық температураға суыған кезде битумнан шығарылатын жылу мөлшері, сонымен қатар берілген шарттарда цистернаның сыртқы беті арқылы қоршаған ортаға берілуі мүмкін жылу мөлшері. Оқшаулау қабатының қалыңдығы цистерна қабырғасы арқылы жылудың өтуі кезінде битум жоғалтатын жылу мөлшері бойынша анықталады.

1 сағат ішінде битумның суу кезінде жылудың бөлінетін мөлшері формула бойынша анықталады:

(3.6)

мұнда - битум массасы, кг;

–битумның меншікті жылу сыйымдылығы,, (кесте 2.1);

- битумның бастапқы температурасы, =180;

- 1 сағат тасымалдаудан кейін битумның температурасы, .

Кесте 2.1

Температураға байланысты битумның жылу сыйымдылығы.

Битум температурасы, 0С	1-ден 2-ге дейін	30-дан 60-қа дейін	60-тан 100-ге дейін	100-ден 150-ге дейін	150-ден 180-ге дейін
Жылу сыйымдылығы, кДж/(кг·0С)	1.1-ден 1.25-ке дейін	1.25-тен 1.45-ке дейін	1.45-тен 1.65-ке дейін	1.65-тен 1.85-ке дейін	1.85-тен 2.2-ге дейін

20⁰С кезінде битумның тығыздығы ²⁰=1023 кг/м³. Онда салыстырмалы тығыздық болады, ал t=180 ⁰С кезінде А.К.Мановян теңдеуі бойынша анықтаймыз:

Онда битумның массасы құрайды:

, (3.8)

мұнда - цистернаның көлемі, шарт бойынша.

.

1,5 ⁰С дейін битумның суу кезінде бөлінетін жылу мөлшері:

Сыртқы беті арқылы қоршаған кеңістікке битумның шығындалатын жылу мөлшері (кДж):

, (3.9)

мұнда k –жылу беріліс коэффициенті, кВт/(м²·⁰С);

–цистерна бетінің ауданы, м²;

–битумның орташа температурасы, ⁰С,

–сыртқы ауаның температурасы,

Эллипс цистерна бетінің ауданы:

, (3.10)

мұнда - цистернаның эллипс сыртының ауданы, м²;

- цистернаның бүйір ауданы, м².

, (3.11)

мұнда a және b – сыртқы түбінің эллипстік жарты осі, м²; шарт бойынша a = 0,8 м, b = 0,6 м.

мұнда - цистернаның ұзындығы,= 2,7 шарт бойынша.