Вальцы. Расчёты. Тепловой баланс вальцов

Общее количество тепла Q (кДж), выделившегося в рабочих органах машины и отведенного от них в единицу времени, может быть определено из уравнения

Q = Q1 + Q2 + Q3

Количество тепла Q (кДж/c), выделившегося в рабочей зоне вальцов, эквивалентно количеству полезной работы двигателя и может быть найдено по формуле

Q = Nη

где N — мощность, потребляемая двигателем, кВт; η — коэффициент полезного действия передач и подшипников (η ≈ 0,80 ÷ 0,85).

Тепло, отданное машиной (Q1 + Q2 + Q3), складывается из:

1) тепла Q1 (кДж), уносимого с обработанной смесью, т. е.

Q1 = Gc (tкtн)

где G — масса смеси, снятой с вальцов, кг/с; с — удельная теплоемкость смеси, кДж/(кг·К); tк — конечная температура смеси после снятия с вальцов, К; tн — температура исходной смеси, поданной на вальцы, К;

2) тепла Q2 (кДж), отдаваемого валками в окружающую среду в единицу времени, которое, в свою очередь, складывается из потерь тепла в окружающую среду путем конвективного (QK) и лучистого ((2л) теплообмена каждым валком, т. е.

Q2 = Qк + Qл

Параметры Qк и Qл (кДж) можно определить по формулам, приведенным ниже:

Qк = αкF (t1t2)

где αк — коэффициент теплоотдачи (для каждого валка рассчитывается отдельно); для естественного теплообмена

 

(здесь T1 — температура валка, К; T2 — температура воздуха, К; D — диаметр валка, м);

для теплообмена с обдувом

 

(здесь V — скорость обдувающего воздуха, м/с);

F — поверхность теплоотдачи — наружная поверхность валка, м2;

, где F’ — поверхность излучения, м2; k — коэффициент излучения, равный

 здесь F1 — внутренняя поверхность помещения, м2; k1 — коэффициент излучения. для чистого валка равный 1,3, для валка со смесью — 3,86 Вт/(м2·К4); k2 и k3 — коэффициенты излучения окружающей среды и абсолютно чёрного тела соответственно, Вт/(м2·К4); T1 — температура валка, К; T2 — температура окружающей среды, К; t1 и t2 — начальная и конечная температуры охлаждающей воды.

Площадь поверхности окружающей среды (площадь ограждающих конструкций здания) намного больше площади валка, и при F1 отношение F / F1→0. Таким образом, коэффициент лучистого теплообмена приближенно можно принять равным k1;

3) тепла Q3 (кДж), унесенного охлаждающей водой:

Q3 = G3 cв ΔT

где G3 — масса охлаждающей воды, прошедшая через валок, кг/с; cв — удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг·К); ΔT — разность температур выходящей и входящей в валок воды (перепад температур), К.

Из этого уравнения можно определить расход охлаждающей воды:

G3 = Q3 / (cв ΔT) .

Обычно Q3 составляет 75 – 85% всего тепла, выделяемого на валках вальцов. Из этого количества 25 – 30% тепла поглощается задним и 70 – 75% передним валком, на котором обычно остается смесь после прохождения зазора. В среднем на 1 кг обработанной на вальцах смеси расходуется до 50 кг охлаждающей воды.