Электрические водогрейные и паровые котлы

Электронагрев воды в животноводстве применяется:

• на технологические нужды – кормоприготовление, поение животных, получение и обработка продукции, мойка оборудования и т.д.;

• для зооветеринарных нужд;

• на санитарно-гигиенические нужды;

• для отопления помещений и др.

Расход горячей воды на отдельные процессы и операции устанавливается нормами технологического проектирования сельскохозяйственных предприятий (НТП-СХ) и строительными нормами и правилами (СниП).

Установки для электронагрева воды классифицируются:

1. – по типу

а) – водонагреватели;

б) – парообразователи;

2. – по степени централизации

а) – местные (индивидуальные);

б) – централизованные;

3. – по режиму электропотребления

а) – по свободному графику;

б) – по режимному графику (теплоаккумуляционные);

4. – по рабочему давлению

а) - атмосферного давления;

б) – низкого давления (до 600 кПа);

в) - высокого давления (от 600 до 1000 кПа);

5. – по принципу действия

а) – непроточные (емкостные);

б) – проточные (непрерывного действия).

Порядок расчета. 1). Для подсчета потребности в теплоте и выбора котлов строятся суточные графики тепловых нагрузок. Графики строят исходя из поголовья скота, норм потребления горячей воды или пара, требований к обеспечению микроклимата, количества обрабатываемых кормов и т.д.

Суточные графики строят для наиболее загруженных зимних и летних периодов. По частным графикам суточных максимальных тепловых нагрузок: - горячего водоснабжения (Q_г.в); - отопления (Q_от); - вентиляции (Q_в); - технологических нужд (Q_т.н), строится суммарный график сезона, по которому определяется расчетный максимум (ГДж/ч)

∑Q_м= (Q_г.в +Q_от +Q_в +Q_т.н.)_max (141)

Q

4 8 12 16 20 24 часы суток

Рис.109 Суточный график суммарных тепловых нагрузок (∑Q_м).

2). Определяется потребная мощность проточного электроводонагревателя в период максимального водоразбора

Р_п= (142)

где k_р – коэффициент резерва, учитывающий возможность расширения теплопотребления и неточности расчета (1.2…1.25);

k_с.н – коэффициент, учитывающий расход теплоты на собственные нужды теплокотельной (1.02…1.05);

_к – КПД котлов (0.8…0.9);

_т.с – КПД тепловых сетей (0.8…0.9).

3). Потребная мощность аккумулирующих (непроточных) водонагревателей

Р_п= k_рQ_ср/3600_к_т.с (143)

где Q_ср – среднесуточный расход тепловой энергии на нагрев воды (кДж/ч).

4). Потребная мощность парового котла

Р_п= (ί_п –ί_в) ^{ί =n} q_ίM_ίC_ί

3600_к_{т.с ί =1} t_ί (144)

где q_ί- удельный расход пара на ί-ый процесс, кг/кг;

M_ί- масса ί-го продукта, подвергаемого тепловой обработке, кг/сутки;

C_ί- удельная теплоемкость ί-го продукта, кДж/кгС ;

t_ί – длительность выполнения ί-го процесса, ч/сутки;

ί_в и ί_п – соответственно, теплосодержание конденсата и пара:

ί_в = 380 кДж/кг; ί_п = 2690 кДж/кг.

Водогрейные и паровые котлы могут быть электродными. Электродный нагрев обеспечивает котлам простоту конструкции регулирование мощности, высокую надежность и срок службы, высокие энергетические показатели. Котлы выпускаются на низкое – 0.4 и высокое – 6…10 кВ напряжение.

Водогрейные котлы:

- КЭВ – котел водогрейный электродный;

- КЭВЗ – котел электродный водогрейный с замкнутым контуром;

- ЭПЗ-0.4 – электродный прямоточный с замкнутым контуром.

Номинальное значение температуры воды в котлах на выходе 95С. Максимально допустимая температура на выходе - 130С.

Паровые котлы:

-более универсальны чем водогрейные, т.е. могут быть использованы для горячего водоснабжения, отопления и вентиляции.

Электрические паровые котлы выпускаются только электродными. По принципу работы не отличаются от водогрейных, кроме того, что они рассчитаны на более высокое давление и нормальным режимом является кипение воды.

Наиболее совершенными паровыми котлами являются котлы типа КЭПР- котел электродный паровой регулируемой мощности.

Котлы выпускаются на напряжение 0.4 кВ - 160 и 250 Квт;

• на напряжение 6 кВ - 2500 и 5000 кВт.

• избыточное давление 60 кПа (0.6 кг/см²), КПД – 0.98.

Электрические водонагреватели в отличие от водогрейных котлов, выпускаются с косвенным (элементным) нагревом с помощью ТЭНов. Поэтому они более безопасны в работе.

Преимущества:

• отсутствует влияние на качество воды электрического тока;

• потребляемая мощность за время нагрева не меняется.

Недостатки:

• малый срок службы ТЭНов;

• большой удельный расход электрической энергии из-за низкого КПД.

Для животноводческих ферм выпускаются водонагреватели типа УАП – непроточные, емкостью от 50 до 1600 литров, максимальная температура нагрева воды от 16 до 90С, напряжение питания 380/220 В, установленная мощность от 2 до 36 кВт. Они автоматизированы.

Проточные – компактны, быстродейственны. Однако имеют сравнительно высокую установленную мощность, не способны аккумулировать горячую воду, требуют надежного электроснабжения.

Промышленность выпускает:

П о к а з а т е л и	Производительность л/ч	Уст. мощ-ность кВт	Max.температура воды, С
ВНС – 300/0.	300	6	16
ВНС-600/0.2…0.9 или ЭПВ-2А	100…600	12	16…90
ВЭП-600	200…600	10.5	10…22

Обязательное требование эксплуатации водонагревателей этого типа – обеспечение непрерывного протока воды, иначе ТЭНы перегорают и выходят из строя.

Электрический обогрев парников и теплиц

В современных культивационных помещениях (теплицах и парниках) можно круглогодично выращивать овощи с урожайностью до 150 кг с 1м² теплицы.

В помещениях закрытого грунта различают:

• почвенный;

• воздушный;

• почвенно-воздушный виды обогрева.

В качестве нагревательных элементов почвенного нагрева используют:

- стальную оцинкованную проволоку d=до7мм;

• провода ПОСХВ ПОСХП, которые укладывают или непосредственно в слой песка толщиной 100…150 мм или в гончарные трубы.

Напряжение питание (в целях безопасности) – 24, 36 В.

Удельная мощность – 15…25 Вт/м.

Во избежание интенсивного высыхания почвы и сгорания перегноя температура почвы не должна превышать 40С, а неравномерность температуры в почве не должна быть более 3…4С.

Шаг укладки в среднем принимается равным 100…150 мм.

При непосредственной укладке провода в песок его защищают бетонной стяжкой или металлической сеткой с ячейками 30…50 мм, укладываемой над проводом на расстоянии 50 мм.

Потребная тепловая мощность (кВт) установки для компенсации теплопотерь определяется по формуле

Р_п =k_п(Т_в – Т_н)F_ос10^-3 (145)

где k_п – приведенный коэффициент теплопередачи через остекление, (Вт/м²С). Зависит от скорости ветра (k_п= 2.5…10);

F – площадь остекления, м²;

Т_в и Т_н – внутренняя и наружная температуры, соответственно.

Установленная тепловая мощность электрообогрева составляет:

- остекленной теплицы – 600…900 Вт/м²;

- весенней пленочной – 100…120 Вт/м².

Удельный расход электроэнергии за сезон составляет:

- в парниках – 100…150 кВт/ч;

- в зимних теплицах – 550…780 кВт/ч;

- в весенней теплице – 25…27 кВт/ч.

Установки для электротепловой обработки с\х продуктов и кормов

В сельскохозяйственном производстве важнейшее значение имеет удлинение сроков сохранности и повышение качества продуктов и кормов. Это достигается следующими основными путями:

- сушкой;

- тепловой обработкой и созданием условий хранения (микроклимат).

Сушка – подвод теплоты возможен как через поверхность, так и объемным путем.

Поверхностный электронагрев осуществляется:

• конвективным;

• контактным;

• терморадиационным путем.

Объемный ввод тепловой энергии в продукт – в электрическом поле высокой частоты (диэлектрический).

Процессы сушки весьма энергоемки, имеют невысокий КПД (большой расход электрической энергии).

Тепловая обработка – применяется для повышения качества продуктов, кормов. К тепловой обработке относят:

• варку;

- обжаривание;

- стерилизацию овощей и фруктов;

- пастеризацию молока, соков, вин;

- запаривание кормов.

Практически во всех существующих аппаратах для тепловой обработки продуктов и кормов используют промежуточные теплоносители – пар, вода, воздух, минеральные масла, жиры и т.д.

Установки для сушки зерна и активного вентилирования сена – электрокалориферы.

Удельные затраты мощности на сушку зерна - 60…1000 кВтч/т. Для активного вентилирования сена удельные затраты мощности 3…5 кВтч/т.

Электротепловая обработка кормов

• запарка и варка овощей;

• подогрев молока и обрата для телят;

• термохимическая обработка грубых кормов;

• подогрев мелассы.

Однако удельные затраты мощности на тепловую обработку очень велики и достигают 75…100 кВтч/т.

В настоящее время для тепловой обработки кормов в основном используют промежуточные теплоносители – воду или пар, получаемые в водогрейных или паровых котлах. Вода или пар подаются в кормозапарники, варочные котлы или теплообменные аппараты. Электрокотел выбирают в зависимости от потребной производительности.

Ведутся разработки прямого способа электронагрева жидких и полужидких кормов, преимуществом которого является высокая производительность и повышенный КПД аппаратов.