Оценка энергозатрат при обезвоживании битума в физической модели котла по классической методике
Расчетные затраты тепла на нагрев и обезвоживание битума состоят из:
1. Затраты тепла на нагрев битума
Qб = mб·сб·(tк - tн), Дж,
где mб, кг- масса битума без влаги;
сб = 1884 Дж/кг-°С - удельная теплоемкость битума;
tK = 140°С - конечная температура битума в котле обезвоживания;
tH = 95°С - начальная температура битума в котле обезвоживания.
2. Затраты тепла на нагрев воды
где mв, кг - масса воды варьируется в пределах от 3% до 5%;
св= 4186 Дж/кг-°С - удельная теплоемкость воды;
(tK — tн)/2 = 27,5°С - средняя температура на которую догревается вода.
3. Затраты тепла на парообразование
Qпар = mв·r, Дж,
где r = 2256254 Дж/кг - усредненная удельная теплота парообразования.
4. Затраты тепла на компенсацию потерь в окружающую среду
Qп = Sn·an·(tn - tc)·tay, Дж,
гдеSn =0,24 м2 - площадь поверхности котла обезвоживания;
an= 5,2 Вт/м2·0С - коэффициент теплоотдачи от поверхности котла в атмосферу;
tnK = 60°С - средняя температура наружной поверхности котла обезвоживания;
tcp = 30°С - средняя температура внешней среды;
tay, с — время обезвоживания битума в котле.
Таким образом, суммарные расчетные энергозатраты на обезвоживание битума определяются
Qрасч =Qб +Qв +Qпар + Qп, Дж,
Сравнительная оценка расчетных и реальных энергозатрат приведена в таблице 1.
Как следует из таблицы 1, точность расчета энергозатрат на обезвоживание битума по классической методике составляет в среднем 27%. Низкая точность расчета энергозатрат по классической методике обуславливается неучтенной сложностью механизма вскипания водных включений и физической взаимосвязи влаги и пара с вязкой жидкостью.
Поэтому для комплексного изучения процесса обезвоживания битума, а также с целью повышения точности расчета энергозатрат получена математическая модель процесса обезвоживания битума на основе механизма кипения с учетом физической взаимосвязи влаги и пара с вязкой жидкостью.
Таблица 1. Сравнительная оценка расчетных и реальных энергозатрат
