2.2 Предварительный расчет элементов снегоплавилки на базе автогуронатора

При уборке проезжих частей города Караганды в тандеме со снегопогрузчиком работают автосамосвалы на базе автомобиля КамАЗ, которые вывозят в среднем 8 м³ снега за пределы города на расстояние 10-15 км. Для бесперебойной работы, один снегопогрузчик обслуживают 3-5 автосамосвалов. Произведем расчёт, который покажет количество автосамосвалов и снегопогрузчиков, необходимых для уборки всех 724 автодорог города Караганды, общей площадью около 5772 . Для этого необходимо вычислить средний объём снега, выпадающий за зимний период на дорогах города.

Объем снега определяем по формуле: (среднее значение по данным гидрометцентра) [6]

(2.1)

где - площадь автомобильных дорог,;

- высота снега, .

Поделив объём снега на вместимость одного автосамосвала, получаем 144300 автосамосвала, а поделив последнее число на количество автосамосвалов обслуживающих один снегопогрузчик, получаем 28860 снегопогрузчиков. [1]

Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температуры, т.е. отношения dT/dx разности температур на концах стержня к расстоянию между ними. Она зависит также от площади поперечного сечения стержня (в м²) и коэффициента теплопроводности материала [в соответствующих единицах Вт/(м*К)]. Соотношение между этими величинами было выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид:

(2.2)

где - тепловой поток,

- коэффициент теплопроводности,

Получим теоретическую тепловую мощность D= 0,688 Гкалл/час

Действительная температура горения топлива составит[5]:

(2.3)

где σ – коэффициент прямой отдачи тепла от факела лучеиспусканием; σ=0.25 .

Тогда

Значения слоя снега для оценки нормативных значений hсн планируется получить по статистическим данным гидрометеоцентра. Удельное количество загрязнений J в 1 т снежной массы определенной плотности (снега или льда) – по статистическим данным эксплуатации мобильных снегоплавильных установок, отражающих поступление загрязнений только с дорожных покрытий, без составляющих сточных вод, которые накапливаются в ССП. [6]

Количество теплоты (кДж), потраченное на расплавление 1 м3 снега определяется по формуле:

(2.4)

где k – коэффициент теплопередачи, кВт/(м²⁰С);

– площадь поверхности цистерны, м²;

- средняя температура воды после загрузки нега, ⁰С,

- температура воды при погрузке снега, .

Средняя удельная теплоемкость (кДж/(кг·К)) продуктов сгорания определяется по формуле (24): [3]

(2.5)

где - удельные теплоемкости соответствующих газов, кДж/(кг·).

Теплоемкость газов при постоянном давлении изменяется с изменением температуры по следующим зависимостям:

(2.6)

Плотность дизельного топлива ²⁰=860 кг/м³, тогда относительная плотность составит 0.860 кг/м³: [6]

a – поправка на изменение плотности при изменении температуры на один градус,

a=0.000686 [11].

Теплоемкость рассчитываем по формуле Крэга:

(2.7)

Все тепло, внесенное в топку, разогревает продукты сгорания до теоретической температуры горения топлива t_Т.Т. (К) в соответствии с тепловым балансом:

(2.8)

где Q_Т – потери тепла топкой в окружающее пространство, кДж/кг топлива, Q_Т=0.03 Q_В;

Q_Х – потери от химической неполноты сгорания топлива кДж/ кг топлива,

Q_Х=0.02 Q_В;

Q_М – потери от механической неполноты сгорания, кДж/ кг топлива, Q_М=0.03Q_В;

с_в – теплоемкость сухого воздуха, с_в=1.01 кДж/(кг·К);

t_в – температура воздуха, t_в=293 К;

с_Т – теплоемкость дизельного топлива при t_Т, с_Т = 1.97 кДж/ (кг·К);

t_Т – температура вспышки дизельного топлива, t_Т = 313 К ;

с_ср – средняя теплоемкость продуктов сгорания (4.1.3.25 – 4.1.3.29);

t_Т.Т. – теоретическая температура горения топлива

Левая часть уравнения определяет количество теплоты, вносимое в топку с каждым килограммом топлива и обозначается Q_вн: [2]

Решаем полученное квадратное уравнение:

(2.9)

Получим теоретическую температуру горения топлива = 1790 К

Действительная температура горения топлива составит:

(2.10)

где σ – коэффициент прямой отдачи тепла от факела лучеиспусканием; σ=0.25 .

Тогда