4.5 Тема: Расчет электрокалориферной установки
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, ;
tГ - температура нагретого воздуха на выходе калорифера, С;
tо – 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 50С.
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:
tг
= р/(
),
[С]
Температура наиболее нагретого ТЭНа:
tТ
= 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 Qот – [кДж/ч], температура воздуха в помещении tвн, - [С], температура наружного воздуха tн - [С].
Определим расчетную мощность калорифера:
Ррк
=
,
[кВт]
Найдем мощность, приходящуюся на одну фазу:
Рф
=
,
[кВт]
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)
nc
= Рф
/ Р1Т
(n
=
=15)
(привести полную характеристику ТЭНа).
Общее количество нагревательных элементов в 3х секциях, будет соответственно равно:
Nобщ. = 3∙ n,
тогда, общая мощность нагревателей в ЭКУ (уточненная) составит:
Рк = N∙P1T [кВт]
Все дальнейшие расчеты проводятся с учетом уточненной мощности, Рк
Зная скорость движения воздуха в калорифере (из расчета вентиляции, можно принять
510
м/с), находим коэффициент теплопередачи
конвекцией:
[Вт/(м2∙С],
где d – диаметр ТЭНа
Температура воздуха на выходе из калорифера и температура наиболее нагретых ТЭНов tТ определяется по формулам приведенным ранее. В случае несоответствия значения требуется перерасчет. Необходимый воздухообмен (L) определяется расчетом или заданием.
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;
Sпр.к – проходное сечение калорифера, м2
Производительность q [кг/ч] удобнее представить в м3/ч. По расчету выбирается соответствующий вентилятор (тип, номер, количество оборотов, КПД).
Находится мощность двигателя для привода вентилятора:
Рдв
=
[кВт],
где Н – напор вентилятора;
-
КПД вентилятора;
-
КПД передачи;
Установленная мощность двигателя:
Руст. = Рдв∙ kз [кВт],
где k – коэффициент запаса (k =1,3)
Практическое занятие 6 (объем – 1ч.)