Цель занятия: приобрести практические навыки по расчету и выбору электрокалориферов

Изучаемые вопросы:

- определение требуемой мощности;

- определение мощности секций;

- расчет нагревателей;

- компоновка нагревателей.

Рекомендуемая литература

- Карасенко В.А. и др. Электротехнология. – М.: Колос, 1992.

- Гайдук В.Н., Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. М.: Агропромиздат, 1989.

- Изаков Ф.Я. и др. Практикум по применению электрической энергии в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1972.

Краткое содержание

Для отопления животноводческих помещений часто используются электрокалориферные установки (ЭКУ).

Установка включает в себя электрокалорифер, вентилятор, вспомогательные устройства для регулирования подачи воздуха, гашения шума и др.

Для электрического отопления помещений при температуре воздуха не более 50 °С, применяются ЭКУ типа СФОЦ.

Тип электрокалориферной установки определяется в зависимости от назначения, характера окружающей среды, требуемой подачи воздуха и наличия распределительных воздуховодов.

Расчет электрокалорифера начинается с определения тепловой мощности, которую можно определить из уравнения теплового баланса или согласно выражения:

 

Р = k₃ ,

 

где k₃ - коэффициент запаса (k₃ = 1,1 ¸1,3);

L – необходимый воздухообмен, м³/ с;

- плотность воздуха, кг/м³;

С – удельная теплоемкость воздуха, ;

t_Г - температура нагретого воздуха на выходе калорифера, °С;

t_о – температура воздуха на входе в калорифер, °С;

- КПД установки.

Согласно санитарно – техническим нормам, для электронагревательных установок, устанавливаемых в животноводческих помещениях, допускается температура воздуха на выходе не более 50°С.

Температура на поверхности ТЭНов должна быть в пределах 180 ¸ 190 °С (превышение указанных параметров приводит к сухой возгонке пыли и снижению срока службы). Температура воздуха на выходе из калорифера можно найти по формуле:

 

t _г = р/(), [°С]

 

Температура наиболее нагретого ТЭНа:

 

t_Т = р/(, [°С]

 

где коэффициент теплоотдачи от нагревателя к воздуху, Вт/(м²∙°С);

S – площадь поверхности одного ТЭНа, м²;

n – количество ТЭНов в калорифере.

Рассмотрим порядок расчета ЭКУ. Пусть, расчетная теплопроизводительность равна Q_от – [кДж/ч], температура воздуха в помещении t_вн, - [°С], температура наружного воздуха t_н - [°С].

1. Определим расчетную мощность калорифера:

 

Р_рк = , [кВт]

 

2. Найдем мощность, приходящуюся на одну фазу:

 

Р_ф = , [кВт]

3. Мощность на фазу значительная, поэтому произведем подбор ТЭНов с учетом того, что калориферы такой мощности комплектуются 3 –мя секциями, с ТЭНами мощностью в пределах 1,5 кВт.

Тогда количество ТЭНов в секции (на фазу)

n_c = Р_ф / Р_1Т (n = =15)

(привести полную характеристику ТЭНа).

 

4. Общее количество нагревательных элементов в 3^х секциях, будет соответственно равно:

 

N_общ. = 3∙ n,

 

тогда, общая мощность нагревателей в ЭКУ (уточненная) составит:

Р_к = N∙P_1T [кВт]

 

Все дальнейшие расчеты проводятся с учетом уточненной мощности, Р_к

5. Зная скорость движения воздуха в калорифере (из расчета вентиляции, можно принять 5¸10 м/с), находим коэффициент теплопередачи конвекцией:

[Вт/(м²∙°С],

где d – диаметр ТЭНа

 

6. Температура воздуха на выходе из калорифера и температура наиболее нагретых ТЭНов t _Т определяется по формулам приведенным ранее. В случае несоответствия значения требуется перерасчет. Необходимый воздухообмен (L) определяется расчетом или заданием.

7. Далее, выбирается вентилятор к электрокалориферу (по монограммам, либо расчетом), производительность вентилятора равна:

 

q = [кг/ч],

 

где = 1,26 кг/м³, удельный вес воздуха;

- скорость воздуха, м/с;

S_пр.к – проходное сечение калорифера, м²

 

Производительность q [кг/ч] удобнее представить в м³/ч. По расчету выбирается соответствующий вентилятор (тип, номер, количество оборотов, КПД).

8. Находится мощность двигателя для привода вентилятора:

 

Р_дв = [кВт],

 

где Н – напор вентилятора;

- КПД вентилятора;

- КПД передачи;

Установленная мощность двигателя:

 

Р_уст. = Р_дв∙ k_з [кВт],

 

где k – коэффициент запаса (k = 1,3)