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传送带类物体风冷冷却系统负荷计算

浏览次数: 日期:2014-11-20

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、最终计算公式
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。

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