Для проведення лабораторно-практичних занять

з курсу Електротехнологія

 

 

Робоче місце № 4б

 

 

Тема роботи Дослідження роботи і визначення основних параметрів елементного

проточного водонагрівача ЭПВ-2А

 

 

Тривалість заняття 80 хв.

 

 

Викладач _________ Шелест А.П.

 

Розглянуто на засіданні циклової комісії професійно-практичної підготовки

відділення електрифікації і автоматизації с. г.

 

 

Протокол № ____ від ________ 200_ р.

 

Голова комісії _______ Кашенко П.С.

 

Мета роботи. Вивчення будови, правил експлуатації та визначення енер­гетичних характеристик проточного водонагрівача типу ЭПВ-2А.

 

Загальні відомості

 

Проточний водонагрівач типу ЭПВ-2А складається із зварного металевого корпуса з подвійними стінками, усередині якого розміщені три нагрівальні елементи типу ТЕН. Ці елементи з номінальною напругою 220 В залежно від напруги мережі з'єднуються в "зірку" або "трикутник". Сумарна потужність нагрівальних елементів становить 10,5 кВт. Оскільки потужність нагріва­льних елементів постійна, то температура води на виході з водонагрівача (при постійній температурі на вході) залежить від продуктивності водонагрі­вача.

У разі підігрівання води на 20 °С продуктивність водонагрівача дорівнює 400 л/год, а при підігріванні на 80 °С - близько 100 л/год. Максимальна температура нагрівання води у водонагрівачі 95 °С. При досягненні цієї температури водонагрівач вимикається з мережі за допомогою температур­ного реле ТР-200, вбудованого в кришку водонагрівача. Температура нагрі­вання води регулюється ступенем відкриття вентиля на живильному патру­бку.

Для захисту водонагрівача від ушкодження у разі підвищення тиску, яке може виникнути під час кипіння води та закритому вентилі на водозабірному патрубку, у випадку несправності ТР-200, він обладнаний запобіжним клапа­ном, відрегульованим на тиск 2105 Па. З цієї ж причини забороняється вста­новлювати вентиль на водозабірному патрубку.

Порівняно з водонагрівачами термосного типу проточний має такі пере­ваги: малі габарити, компактність, можливість отримати гарячу воду вже через декілька хвилин після вмикання в мережу.

Водонагрівач ЭПВ-2А не можна вмикати без води, оскільки в результаті зменшення тепловіддачі ТЕНи нагріваються вище допустимої температури і перегоряють.

 

Програма роботи

 

1. Ознайомитись з будовою і правилами експлуатації проточного водонагрівача та обладнанням робочого місця.

2. Вивчити, накреслити і зібрати електричну схему для дослідження енергетичних характеристик водонагрівача (рис. 2).

3. Дослідити і побудувати залежність температури підігрівання води (різниці температур води на вході і виході) від втрат Δθ = φ(Q)

4. На основі дослідних даних розрахувати і побудувати залежність ККД водонагрівача від температури підігрівання води η=φ(Δθ).

5. Розрахувати і побудувати залежність питомих витрат електроенергії від температури підігрівання води а = φ(Δθ).

 

Хід роботи

 

Під час виконання роботи необхідно враховувати, що в лабораторному водонагрівачі з метою зменшення споживаної потужності трубчасті нагрівачі з номінальною напругою 220 В вмикаються в мережу 220/127 В при з'єднанні в "зірку". Приблизно можна вважати, що потужність, яка споживається, і про­дуктивність водонагрівача пропорційні квадрату підведеної напруги. Тому номінальну потужність Р_ном і продуктивність Q_ном при напрузі 380/220 В і з'єднанні ТЕНів у "зірку" можна визначити з виразів:

 

; ,

 

де Р і Q - відповідно споживана потужність і продуктивність водонагрівача під час досліду, кВт і л/год; U і U_ном - відповідно напруга під час досліду і номінальна напруга ТЕНів.

Перед вмиканням водонагрівача в мережу необхідно переконатись, що він заповнений водою. Для цього відкривають вентиль на вході водонагрівача і чекають, доки з водозабірного патрубка почне витікати вода. Витрати води під час досліду (продуктивність) регулюють ступенем відкриття вентиля і визначають її за допомогою диференціального манометра та трубки Вентурі. При цьому продуктивність водонагрівача (л/год) обчислюється за формулою:

 

,

 

де К - коефіцієнт, який залежить від співвідношення діаметрів розширеної та звуженої частин трубки Вентурі (визначається дослідним шляхом); g - прискорення вільного падіння, g=9,8 м/c²; h - різниця рівнів води в трубках дифе­ренціального манометра, мм.

 

Спочатку визначають витрати, що відповідають, максимальному перепаду води в трубках диференціального манометра. Після запису усталеного значення температури на вході і виході з водонагрівача встановлюють менші перепади води в трубках манометра з таким розрахунком, щоб отримати не менше п'яти точок.

ККД і питомі втрати електроенергії (кВт·год/л) при різній продуктивності визначають з виразів:

; ,

 

де С = 4,19 - питома теплоємність води, кДж/(л·°С); Δθ - різниця температур води на вході і виході, °С; P - потужність, яка споживається водонагрівачем, кВт.

 

 

 

Рис. 1. Елементний проточний водо- Рис. 2. Принципіальна електрична схема

нагрівник типу ЭПВ-2А: елементного водонагрівника ЭПВ-2А.

1 - ковпак; 2 - термометр; 3 - кришка;

4 - гумова прокладка; 5 - запобіжний клапан;

6 - розширювач; 7 - нагрівальний елемент;

8 - резервуар; 9 - кожух.

Дослідні і розрахункові дані заносять у табл. 1.

 

Таблиця 1.

 

 

За результатами дослідів і розрахунків будують залежності: Δθ = φ(Q) η = φ(Δθ) а = φ(Δθ).

Після виконання завдання студент повинен знати:

 

Будову і принцип дії водонагрівача, правила експлуатації, роботу схеми керування.

Після виконання завдання студент повинен вміти:

 

Складати схему, визначати потужність, будувати графіки.

Зміст звіту

 

1. Мета і програма роботи.

2. Електрична схема.

3. Перелік обладнання та вимірювальних приладів.

4. Таблиця експериментальних і розрахункових даних (табл. 1).

5. Графіки залежностей: Δθ = φ(Q) η = φ(Δθ) а = φ(Δθ).

6. Висновки.

 

Контрольні питання

 

1. Конструкція елементного проточного водонагрівача ЭПВ-2А.

2. Правила експлуатації елементних проточних водонагрівачів.

3. Переваги елементних проточних водонагрівачів порівняно з ємнісними (термосними).

4. Методика визначення витрати води в лабораторній установці.

5. Як можна регулювати температуру води на виході водонагрівача?

6. Які режими роботи недопустимі для елементних водонагрівачів?

7. Чому в разі збільшення витрати води через водонагрівач різниця температур води на вході і виході зменшується?

8. Призначення запобіжного клапана.

 

Міністерство аграрної політики України

Таращанський агротехнічний коледж

 

 

Кабінет, лабораторія Електрообладнання

 

Затверджую: