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传送带类物体风冷冷却系统负荷计算

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2015/1/21 9:58:58
  经常有人问到玻璃、钢带、速冻生产线等这类项目冷却系统负荷计算以及送回风方式等问题,为方便大家自己完成这项工作,本文从工程角度总结如下计算方法:
  
  一、需要计算出来的结果
  
  1、风柜的风量(M3/H);
  
  2、风柜的出风温度T(℃);
  
  3、风冷冷却段的长度L(M);
  
  4、送风口形式和尺寸;
  
  5、回风口形式和尺寸;
  
  6、冷却时间τ(S);
  
  二、计算需要提供的参数
  
  1、物料的宽度W(M);
  
  2、物料的厚度H(M);
  
  3、物料的密度ρ(KG/M3);
  
  4、物料的比热C(KJ/KG.K);
  
  5、冷却物料的T1初温和T2终温(℃);
  
  6、物料传送带的速度V(M/S);
  
  7、空气与物料之间的对流换热系数α(W/M2.K)
  
  三、计算公式
  
  本计算公式基本的思路:
  
  1、物料冷却放出的热量=物料和空气之间的对流换热量;
  
  2、物料冷却时间为物料在冷却段的运行时间;
  
  基于这两点,物料冷却的计算公式包括如下计算公式:
  
  1、冷却时间计算公式:
  
  τ=L/V
  
  τ:冷却时间(S)
  
  L:冷却段长度(M)
  
  V:物料速度(M/S)
  
  2、物料冷却放出的热量计算公式:
  
  Q=C*M*△T=C*L*W*H*ρ*(T1-T2)
  
  Q:物料冷却放出的热量(KJ)
  
  C:物料的比热(KJ/KG.℃)
  
  M:物料的质量(KG)
  
  △T:物料的初温T1和终温T2之差(℃)
  
  L:冷却段长度(M)
  
  W:物料宽度(M)
  
  H:物料厚度(M)
  
  ρ:物料密度(KG/M3)
  
  3、物料和空气之间的对流换热量计算公式
  
  Q′=α*F*2*△T′*τ=α*L*W*2*△T′*τ
  
  Q′:物料与空气冷却之间的对流换热量(J)
  
  α:对流换热系数(W/M2.℃),取值范围10~50之间。风速越大,取值越大。为提高换热系数,在设计送风和回风系统时需要特别注意。
  
  F:为换热面积(M2)
  
  2:上下冷却时却取2,单面冷却时取1
  
  △T′:物料和空气之间的温差(℃)
  
  τ:冷却时间(S)
  
  L:冷却段长度(M)
  
  W:物料宽度(M)
  
  4、物料和空气之间的温差△T′的计算公式
  
  △T′=((T1+T2)/2-T-2
  
  T1:物料初温(℃)
  
  T2:物料终温(℃)
  
  T:冷却空气温度(℃)
  
  说明:此温差计算采用采用近似的算术平均温差计算方法,冷却空气的温度变化为2度。
  
  5、风量的计算公式
  
  风量(M3/H)=L*(H+0.05)*(2.5~4.5)*3600
  
  L:冷却段长度(M)
  
  H+0.05:物料厚度+0.05(M)
  
  (2.5~4.5):送风口风速(M/S)
  
  6、zui终计算公式
  
  C*L*W*H*ρ*(T1-T2)=α*L*W*2*△T′*τ
  
  说明:
  
  1、通过上述公式,可以找到需要计算的结果参数之间的关系:
  
  2、冷却空气的温度选择需要考虑冷源和除霜问题,建议在10度以上比较合适。
  
  3、关于对流换热系数的取值同风速和送回风方式有关。风速越大,取值越大。为提高换热系数,在设计送风和回风系统时需要特别注意。
  
  下面以实际的案例来说明:
  
  某玻璃冷却项目
  
  已知条件:
  
  1、玻璃尺寸:L*W*H=1.6*1*0.005
  
  2、玻璃初温:100℃
  
  3、玻璃终温:30℃
  
  4、冷却段长度:2米*3
  
  需要设计风柜的风量和送风温度:
  
  根据上述计算结果:
  
  采用10度的冷风,当冷却段长度为2M*3时满足不了要求。需要增加冷却段长度,延长冷却时间。当冷却段长度调整为3M*3时,计算结果如下:
  
  根据上述计算结果:
  
  当对流换热系数在40~50之间时可以满足要求。送风口风速为4M/S。
  
  以上计算为工程应用计算,基本满足工程应用需要。(作者:万月华)

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