ּºС- теплопроводность стали
dоб.вн – внутренний диаметр трубки оболочки
ТЭНа, м
3.
Термическое сопротивление
наполнителя (периклаза)
где lн – теплопроводность н наполнителя (периклаза), Вт/м×°С;
Кс – коэффициент,
учитывающий различия условий теплообмена в реальной конструкции нагревателя и в
эквивалентной составной трубе;
dс.нар – наружный диаметр спирали, м
мм
Коэффициент Кс определяется
по формуле
Теплопроводность наполнителя
(периклаза)
где П – пористость периклаза в готовом
ТЭНе, %
Тп – средняя температура периклаза,
°С.
Пористость периклаза в готовом ТЭНе
где r1 – плотность периклаза после опрессовки, кг/м3
(принимается согласно исходных данных).
r0=3570 кг/м3 – плотность периклаза
с нулевой пористостью.
Средняя температура периклаза
Поскольку значение Тс пока
не определено, принимаем ориентировочно Тс=500°С
4.
Температура спирали
ТЭНа
где Тпов.об – температура наружной
поверхности оболочки ТЭНа, °С
При серийном изготовлении ТЭНа с алюминиевым
оребрением термическое сопротивление между оболочкой ТЭНа и несущей трубкой оребрения
незначительно, поскольку обеспечивается хороший контакт между ними. Поэтому при
расчете температуры спирали ТЭНа с алюминиевым оребрением принимают температуру
наружной поверхности оболочки равной температуре поверхности оребрения, т.е.
Тпов.об=Тпов.
5.
Значение Тс,
полученное при первичном расчете, является ориентировочным и может быть уточнено
за счет более точного определения величин Р1 и Rт2. Уточняющий расчет проводят в следующем
порядке.
Удельное электрическое сопротивление материала
проволоки при рабочей температуре.
Электрическое сопротивление спирали ТЭНа
при рабочей температуре.
Мощность ТЭНа при рабочей температуре.
Далее, уточняем значение Тп:
Уточняем значение lн :
Уточняем значение Rт2 :
Уточняем значение Тс :
3.2
Расчет толщины
тепловой изоляции d
Расчет толщины тепловой изоляции проводится
на основании двух условий:
а) по заданному (допустимому) снижению
температуры горячей воды в водонагревателе за первый час после его отключения от
сети;
б) по нормируемой температуре наружной
поверхности водонагревателя.
Затем принимают наибольшее значение.
1.
Количество теплоты,
которое теряет вода в водонагревателе
2.
Средний тепловой
поток, теряемый горячей водой в окружающую среду при ее остывании за 1 час на разность
температур DТ
3.
Требуемое термическое
сопротивление теплопередаче от воды к окружающей среде
4.
Толщина изоляции
а) по заданному (допустимому) снижению температуры горячей
воды в водонагревателе за первый час после его отключения от сети:
где lиз – теплопроводность материала тепловой
изоляции. Для шлаковой минеральной ваты марки 250
lиз=0,07+0,198×10-3×Тср
lиз=0,07+0,198×10-3×65=0,082 Вт/м×°С
А – площадь теплоотдающей поверхности
водонагревателя
aн – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности водонагревателя,
aн=11,5 Вт/м2×°С.
б) по нормируемой температуре наружной поверхности водонагревателя:
Выбираем наибольшее значение: 0,0196
4.Разработка принципиальной электрической схемы управления ЭТУ
Базовая часть схемы управления электроводонагревателем
должна обеспечивать:
1)
защиту водонагревателя
и схемы управления от токов короткого замыкания;
3)
световую сигнализацию
о подаче напряжения от сети на схему управления и о включении групп ТЭНов.
В курсовой работе эта схема подвергается
усовершенствованию. В нашем случае усовершенствованием является сигнализация о
перегорании тэнов.
5.Выбор силовых проводов
Выбор проводов осуществляется только
для силовой части схемы. Для каждой группы ТЭНов и для общей магистрали.
Формулы для определения расчетных
токов, трехфазных электроприемников.
Для секции электрокалорифера и группы
ТЭНов электроводонагревателя
водонагреватель
аккумуляционный аппаратура провод
Где Рс – расчетная
активная мощность секции (группы), Вт;
Uн – номинальное линейное напряжение сети; Uн = 380 В.
Выбираем провод: АПВ
6.Выбор аппаратуры управления и защиты
6.1 Магнитный пускатель КМ
Принимаем магнитный пускатель марки
ПМЛ 3110
UKM UC
380
B 380
B
IHKM
I
40 A 32,2 A
IP54
6.2 Предохранители FU
Выбираем
предохранители марки ПР-2-60
Uн = 380 В
IHПЛ I
35А32,2А
6.3
Реле времени КТ
Принимаем реле времени марки 2РВМ
Uн = 220 В
f = 50 Гц
Программное реле времени 2РВМ
предназначено для автоматического управления двумя независимыми электрическими
цепями при коммутации этих цепей по временным программам с повторяющимся
суточным циклом.
Суточный ход при температуре
окружающего воздуха (20±5) "С, мин, не более ±2
Температурный коэффициент суточного
хода, с/оС, не более: 2
Суммарное время работы двигателя в
течение суток, мин: 4
Потребляемая мощность двигателя, Вт,
не более: 0,4
Количество независимых программ: 2
Характеристика программы I
Число отверстий на внешней окружности
программного диска: 96
Цена деления, мин: 15
Минимальный
интервал времени между двумя смежными командами, мин: 30
Характеристика
программы II
Число
отверстий на внутренней окружности программного диска: 72
Цена деления,
мин: 20
Минимальный
интервал времени между двумя смежными командами, мин: 40
Продолжительность
цикла программ, ч: 24
Погрешность
выдачи команд без учета суточного хода, мин, не более: ±5
Характеристика
цепей управления
Число
контактных пар в каждой программе: 1
Контактное
давление, Н, не менее: 0,5
Максимальный
переменный ток частотой 50 Гц через одну контактную пару при напряжении 220 В,:
15
Максимальный
постоянный ток при напряжении от 12 до 220 В, А : 1,5 Масса, кг, не более : 1,5
Габаритные
размеры, мм, не более : 180x175x125
7.
Эксплуатация и техника безопасности
В животноводстве нагретая вода
требуется для поения животных, приготовления кормов нужной консистенции и гигиенических
целей.
Одним из основных требований,
предъявляемым к водогрейным установкам, является соблюдение правил гигиены при
минимальных затратах энергии на подогрев необходимого количества воды до
требуемой температуры. Этому требованию наилучшим образом отвечают
электроводонагреватели.
Перед тем как включить
электроводонагреватель в работу, необходимо наполнить его резервуар водой до
вытекания ее через трубопровод горячей воды. Следует иметь в виду, что
включение электроводонагревателя под напряжение при отсутствии воды в
резервуаре приводит к быстрому перегоранию нагревательных элементов (ТЭНов).
В трубопроводе холодной воды
обязательно должны быть: вентиль-клапан, который пропускает воду из
водопроводной магистрали в резервуар электроводонагревателя, но не выпускает ее
обратно, а также тройник со спускным краном, служащий для освобождения
резервуара электроводонагревателя от воды при его очистки и ремонте.
При монтаже электроводонагревателей,
а также при их реконструкции не допускается сборка трубопровода холодной воды
без обратного клапана. При отсутствии обратного клапана или при его
неисправности возможно вытягивание горячей воды из резервуара
электроводонагревателя в водопроводную магистраль с опасными при этом
последствиями.
В электроводонагревателях надежность
работы электронагревательных элементов (ТЭНов) в значительной степени определяется
характеристикой воды, которая изменяется в широких пределах. Образование на ТЭНах
накипи, обладающей низкой теплопроводностью, приводят к нарушению теплового баланса
ТЭНа и перегоранию его нагревательного элемента. Скорость образования накипи в
первую очередь зависит от жесткости воды, которая имеет соединения кальция и
магния. В трубчатых электронагревателях
толщина накипи не должна превышать 2 мм. Периодичность очистки ТЭНов от накипи в зависимости от жесткости воды и
загрузки их в течение суток определяют по номограмме. Своевременная очистка
ТЭНов от накипи предотвращает преждевременный выход их из строя. Основные меры защиты от поражения электрическим током состоят
в занулении водонагревателей и парогенераторов, подключении их к водопроводной
сети через изолирующие вставки, выравнивании потенциалов в помещениях.
Элементные водонагреватели должны
быть запулены. Изолирующие вставки в трубопроводах холодной и горячей воды
нужны во всех случаях, за исключением тех, когда водонагреватели снабжены
аппаратами защитного отключения и если они установлены и снабжают горячей водой
помещения с искусственным или естественным выравниваем потенциалов. В
помещениях без устройств выравнивания потенциалов необходимо местное
выравнивание потенциалов у водонагревателя и в местах разбора воды.
Элементные водонагреватели,
обеспечивающие горячей водой душевые, должны иметь изолирующие вставки. Душевые
кабины и места раздевания следует оборудовать устройствами выравнивания
потенциалов в виде металлической сетки с ячейками размером не более 0,3 х 0,3 м2, заложенной в бетон на глубину 20...,30 мм от поверхности пола и соединенной сваркой
с трубопроводами холодной и горячей воды, и канализационными.
Литература
1.
Файн В.Б.,
Курсовая работа по электротехнологии
2.
Казимир А.П.,
Керпелева И.Е., Эксплуатация электротермических установок в
сельскохозяйственном производстве. – М.: Россельхозиздат, 1984.
3.
Методические
указания “ Электроснабжение сельскохозяйственного населенного пункта”,
Челябинск 2000 г.