2.7. Технические характеристики проточных элементных водонагревателей

Мощность, кВт 10,5 15 10,5

Номинальное напряжение, В 380/220 380/220 380/220

Максимальная температура 95 80 80 (10; 16; 22) воды, °С

Вместимость, л 12 15 100

Производительность, л/ч 115 160 600 (100)

На рисунке 2.16 показана принципиальная электрическая схе­ма электроводонагревателя ЭВ-Ф-15. Ручной или автоматичес­кий режим его работы задают переключателем 5А1. Ручной ре­жим работы используют в случае отказа автоматики и для опро­бования схемы при ее первоначальном включении. При замыка­нии выключателя <2Р1, когда переключатель 8А1 находится в положении «А», реле времени КТ1 через 15...45 с подает потен­циал на катушку КМ1, и водонагреватель включается в работу. При этом загорается сигнальная лампа НЬ2. При нагреве воды до установленной температуры срабатывает термореле 5К1 и подает сигнал на отключение водонагревателя, нагрев прекращается. При снижении температуры воды контакты термореле вновь за­мыкаются, выдавая сигнал на включение электроводонагревате­ля. Однако включение произойдет с выдержкой времени 15...45 с, которую обеспечивает реле КТ1. Этим исключается вли­яние возможного неустойчивого замыкания контактов 8К1 тер­мореле на работу схемы.

Электроводонагреватель ВЭП-600 (рис. 2.17) предназначен для подачи и подогрева в холодное время года питьевой воды в поил­ках телятников и коровников на 200 голов с привязным содержа­нием животных. Он представляет собой установку проточно-цир­куляционного типа, которая состоит из бака с теплоизоляцией,

198

Рис. 2.16. Электрическая схема управления работой водонагревателя ЭВ-Ф-15:

Х77 — реле времени; 5К1 — термореле; К07 — стабилитрон; КД2...КД5 — диоды; УТ1— транзистор; К57 — тиристор

блока ТЭНов, предохранительного и обратных клапанов, насоса с электродвигателем, терморегулятора и термометра.

При расходе до 600 л/ч водонагреватель может поддерживать температуру в автопоилках от 10 до 22 "С, но при небольшом рас­ходе — до 100 л/ч вода может быть нагрета до 80 °С.

Водонагреватель элементный ВО-4,8/10,5-0,4 предназначен для

199

К автопоилкам

Возврат воды 8 от автопоилок

1

Рис. 2.17. Электроводонагреватель ВЭП-600:

/ — изолирующие вставки; 2—блок трубчатых нагревателей; 3 — теплоизолированный бак; 4— предохранительный клапан; 5—терморегулятор; б—термометр; 7—электродвигатель на­соса; 8—обратные клапаны

работы в открытых термосифонных системах отопления жилых домов и объектов культурно-бытового назначения, удаленных от центральных котельных, а также для получения горячей воды. Может использоваться на доильных площадках.

Состоит из корпуса, съемной крышки с расположенными на ней ТЭНами, терморегулятора, скобы заземления, входного и вы­ходного патрубков. Конструкция водонагревателя предусматрива­ет возможность замены фазных ТЭНов из типоразмерного ряда 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 3,5 кВт, что обеспечивает изменение потреб­ляемой мощности в диапазоне от 3 до 10,5 кВт. Комплект ТЭНов, установленный заводом-изготовителем в водонагревателе, обеспе­чивает номинальную мощность 10,5 кВт. Имеется вариант одно­фазного исполнения.

Водонагреватель работает в автоматическом режиме по коман­дам терморегулятора, поддерживающего заданную температуру воздуха в помещении, что дает значительную экономию электри­ческой энергии.

Техническая характеристика элементного водонагревателя ВО-4,8/10,5-0,4: номинальная мощность — 10,5 кВт; номинальное напряжение — 380/220 В; число фаз —3 (1); максимальное избы­точное давление — 0,07 МПа; КПД — 0,95; максимальная темпе­ратура воды на выходе — 95 °С; производительность при степени нагрева 25 °С — 0,34 м³/ч; удельный расход электроэнергии — 30,6 кВт • ч/м³; объем обогреваемого помещения — до 350 м³; габа­ритные размеры —605x320 х 215 мм; масса без щита управле­ния — 16 кг.

Для отключения водонагревателя в часы максимумов нагрузок энергосистемы предусмотрена возможность включения реле вре-

200

мени. Преимущества указанной конструкции водонагре­вателя — автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении; возможность изменения развиваемой мощности; повышенная пожаробезопасность; наличие устройства для сбора накипи. Нагреватель надежен, безопасен в работе, прост в обслу­живании.

Для поения животных в зимнее время широкое распростране­ние получили групповые автопоилки с электроподогревом воды. Автопоилка АГК-4Б предназначена для одновременного поения четырех коров. Суммарная мощность ее ТЭНов составляет 0,8 кВт, напряжение питания — 220 В. При помощи терморегуля­тора температура воды поддерживается от 5 до 14 "С. При обслу­живании поилкой 100 коров суточный расход электроэнергии составляет 6...9 кВт • ч. Автопоилка АГС-.24А предназначена для одновременного поения 24 голов свиней. Мощность установлен­ных в ней ТЭНов равна 2,4 кВт, расход электроэнергии — 15...25 кВт ■ ч в сутки.

Пример 1. Определить сколько времени потребуется для того чтобы в непро­точном режиме нагреть воду в электроводонагревателе САОС-400 от 10 до 90 °С.

Условие. По паспортным данным мощность водонагревателя Р— 12 кВт, вмес­тимость V- 400 л, КПД = 0,97.

Коэффициент запаса принимаем .К, = 1,1. Теплоемкость воды С = = 4190Дж/(кг°С), плотность воды г=1кг/л. Масса воды т =Кр = 400-1 = = 400 кг.

Решение. С учетом того что [Вт] = [Дж]/[с], из выражения (2.73) определяем

Время нагрева 1_ШГ^ = 3,5 часа.

Пример 2. В процессе работы проточного элементного водонагревателя ЭВ-Ф-15 прекратилась подача воды. Определить сколько пройдет времени, когда вода внутри водонагревателя закипит.

Условие. По паспортным данным мощность водонагревателя Р= 15 кВт, вмес­тимость V— 15 л, КПД = 0,96, температура воды на выходе нагревателя Г= 80 °С. Коэффициент запаса принимаем .К, = 1,1. Теплоемкость воды С=4190Дж/ (кг • °С). Температура кипения воды 7*> = 100 °С. Масса воды т = Кр = 15 ■ 1 = 15 кг.

Решение. Так как [Вт] = [Дж]/[с], из выражения (2.73)

ЛГ₃(Ир)С(7₂-Г₁)_1,1151-4г90(100-80)_ 'нагр- р^ 15000-0,96

Вода закипит в водонагревателе через 96 с.

Пример 3. Конструктивно рассчитать элементный проточный водонагреватель (основные этапы).

Условие. В элементном проточном водонагревателе вода нагревается до темпе­ратуры от 5 до 90° на выходе при объемном расходе 300 л/ч.

Сколько трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов) и какой мощности следует разместить в конструкции водонагревателя? Рассчитать также по допусти-

201

Тогда температура спирали

Т_сп = 105 + 5666 ■ 0,102 = 105 + 577,9 = 682,9 °С, то есть Т_сп < Т_а.

Имея конструкцию ТЭНа, проектируем элементный водонагреватель по типу проточного водонагревателя ЭВ-Ф-15: цилиндрический бак должен иметь защит­ный кожух; в верхней крышке должны быть установлены шесть Б-образных ТЭНов, терморегулятор и предохранительный клапан; на отводящем патрубке в защитной арматуре может быть установлен термометр визуального контроля тем­пературы; на подводящем патрубке — струйное или иное реле для контроля по­ступления воды.

На рисунке 2.18 показана схема отопления помещения с ис­пользованием емкостного водонагревателя САОС. Электрически­ми водонагревателями, в том числе электродными и другого типа, по указанной схеме можно отапливать производственные, служеб­ные, а в ряде случаев и жилые помещения, объем которых не пре­вышает 1500 м³. Схема циркуляции воды естественная (термоси­фонная). Однако для надежной ее работы необходимо выполнить ряд условий. Так, водонагреватель (см. рис. 2.18) должен быть рас­положен в нижней точке системы обогрева (обычно на 1,5...2 м ниже уровня пола); подающая 7 и обратная 9 магистрали должны иметь уклоны не менее 0,005; трубы должны быть с плавными по­воротами, без застойных участков, где может задерживаться воз­дух; в верхней точке системы должен находиться расширительный бак б вместимостью не менее 15 л (желательная вместимость бака 0,1 объема системы); внутренний диаметр магистральных трубо­проводов выбирают в зависимости от производительности нагре­вателя, но не менее 36 мм; максимальная мощность нагревателя в схеме не должна превышать 40 кВт.

При невыполнении перечисленных условий следует использо-

Рис. 2.18. Система отопления помещения с использованием электрического водонаг­ревателя САОС:

/, 4— вентили подачи и спуска воды из системы; 2— обратный клапан; 3 — изолирующие вставки; 5—главный стояк; 6— расширительный бак; 7, 9— подающая и обратная магистра­ли; 8— радиаторы отопления; 10— электроводонагреватель

204

вать циркуляционный насос или включать нагреватели параллель­но, увеличивая диаметр магистральных труб.

Для выбора мощности нагревателя необходимо провести рас­чет теплового баланса помещения. Однако для средней полосы России при использовании электронагрева в жилых домах, не имеющих специального утепления, можно принять 10 кВт уста­новленной мощности нагревателя на 250 м³ помещения (100 м² пола).

Для жилых помещений необходим также резервный источник теплоты (нагреватель на жидком топливе, газе или огневая печь). В этом случае с целью экономии достаточно иметь 6 кВт мощнос­ти нагревателя на 100 м² площади.

В целях предотвращения выноса электрического потенциала на системы отопления или горячего водоснабжения нагреватели включают через изолирующие вставки 3 (см. рис. 2.18) — резино­вые или другие токонепроводящие шланги соответствующего диа­метра, каждый длиною не менее 1 м.

Расчетная длина столба воды в изолирующей вставке, м,

(2.86)

где </—внутренний диаметр изолирующей вставки, м; р —удельное электричес­кое сопротивление воды при ее фактической температуре в месте установки изо­лирующей вставки, Ом ■ м.