апарату в навколишнє середовище відбувається при вільному русі повітря, тому визначальними є критерії Грасгофа Gr і Прандтля Pr. Перший характеризує інтенсивність конвективних потоків, що виникають внаслідок різниці щільності робочого тіла (повітря) і перепаду температур між ними і стінкою апарату з урахуванням геометричної характеристики теплоотдающей поверхні.
На основі визначальних критеріїв знаходиться критерій Нуссельта Nu, що включає значення коефіцієнта тепловіддачі конвекцією і характеризує собою теплове подобу.
Зазначені критерії мають такий вигляд:
Re =; Pr =; Gr =; Nu =;
де
?- Швидкість руху конвективної середовища, м/с;
?- Коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря, м2/с;
l - визначальний геометричний розмір, м; Визначальним геометричним розміром при цьому вибирається найбільший лінійний розмір або діаметр огородження;
а - коефіцієнт температуропровідності повітря, м2/с;
g - прискорення сили тяжіння, м/с2;
l - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/м0С;
b - коефіцієнт об'ємного розширення повітря, I/0С;
b =,
AК - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією. Вт/м2? 0С;
Dt - перепад температур між огорожею і повітрям
.
При вільної конвекції в необмеженому просторі критеріальне рівняння має вигляд:
Nu=c (Gr? Pr) n,
Величини с і n для окремих областей зміни твору (Gr? Pr) можна прийняти з таблиці 2.1.
Таблиця 2.1
Gr? Prсn1? 10 - 3 - 5? 10 лютого 5? 10 2 - 2? 10 липня 2 ? 10 7 - 1? 10 13 1,18 0,54 0,1351/8 1/4 1/3
Визначальною температурою є полусумма температур робочого тіла (повітря) і стінки.
За величиною визначальною температури повітря вибираємо по таблиці фізичні параметри повітря: коефіцієнт температуропровідності а, коефіцієнт теплопровідності l, коефіцієнт кінематичної в'язкості v, потім знаходять твір (Gr? Pr), з і n і чисельну величину критерію Nu.
За значенням критерію Нуссельта визначається коефіцієнт тепловіддачі конвекцією
,
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням AЛ визначається за формулою Стефана-Больцмана:
AЛ =,
де Е - ступінь чорноти повного нормального випромінювання поверхні, для різних матеріалів (для стали шліфованої Е=0,58)
С0 - коефіцієнт лучеиспускания абсолютно чорного тіла, Вт/(м2? К4);
С0=5,67 Вт/(м2? К4);
tп - середня температура теплоотдающей поверхні, 0С;
t0 - температура навколишнього поверхню повітря, 0С;
Тп - абсолютна температура поверхні огородження, К
Тп=tп + 273 Т0 - абсолютна температура навколишнього середовища, 0ДО
Т0=t0 + 273
3.1 Нестаціонарний режим
Для розрахунку втрат тепла в навколишнє середовище можна користуватися формулою:
,
де t?- Час розігріву жиру, час;
- коефіцієнт тепловіддачі від поверхні огородження в навколишнє середовище, кДж/м2час0С;
- середня температура?? оверхностей огородження за час розігріву, 0С
,
tК - температура поверхні огородження до кінця розігріву, 0С;
tн - початкова температура поверхні огородження приймається рівною температурі навколишнього середовища, 0С.
Температуру окремих поверхонь апарата до кінця розігріву можна прийняти:
а) для вертикальних поверхонь tк=60 - 650С;
б) для ізольованої кришки жарочного обладнання tк=700С;
При визначенні коефіцієнта тепловіддачі конвекцією визначальна температура для повітря, що оточує корпус (огородження) дорівнюватиме:
,
3.1.1 Втрати через кришку
Розміри кришки 188х188 мм (F кр=0,035344 м 2)
0,5 (90 + 20)=550С -
це визначальна температура повітря поблизу кришки, по ній приймаємо такі величини:
а=2,71.10-3 м/с; v=18,97.10-4 м/с
l=0,0291 Вт/м. К
Pr=0,696
b== 1/(273 + 90-20)=0,0029
Gr=
(Gr? Pr)=(3673,3.0,696)=2556,6
Nu=0,54 (2556,6) 1/4=3,8
Вт/м2.0С
С0=5,67Вт (м2. К4)
AЛ=
AЛ=Вт/м2.0С
a0=AК + AЛ=0,588 + 4,047=4,635 Дж/м2.0С? +3600=16,686 кДж/м2.0С
=кДж
3.1.2 Втрати тепла через стінки обладнання при нестаціонарному режимі
Розміри фритюрниці 460х510х430
0С0,5 (40 + 20)=300С
це визначальна температура повітря поблизу стінок, по ній приймаємо такі величини:
а=2,29.10-3 м/с; v...
