1.2.2 Расчет электродного водонагревателя
Электродный нагреватель представляет собой систему электродов, предназначенных для подвода электрического тока к нагреваемому материалу. Если электроды не экранированы и размещены в металлическом сосуде, то стенки сосуда также являются элементами электродной системы. К основным параметрам нагревателей относят: число фаз, количество электродов, электрическая схема соединения, форма, размеры и материал электродов, расстояние между электродами.
Задача расчета электродных нагревателей состоит в определении их параметров, обеспечивающих заданные условия нагрева.
Исходными
данными для расчета являются потребная
мощность нагревателя
и
производительность
.
Геометрические параметры электродной системы обычно выражают через
геометрический коэффициент K.
Расчет электродного водонагревателя проводят в следующей последовательности.
Предварительно, по конструктивным соображениям задаются шириной электродов b или диаметром d = 2r.
Расстояние между пластинчатыми электродами (см) определяют по допустимой напряженности электрического поля:
где U – напряжение между электродами, В;
Eдоп– допустимая напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве, В/см.
В проектной практике для водонагревателей и водогрейных котлов значения Eдоп в зависимости от удельного сопротивления воды принимают в пределах 125…250 В/см, где минимальное значение Eдоп соответствует удельному сопротивлению воды ρ20≤ 2000 Ом∙см, а максимальное ρ20≥10000 Ом∙см.
Если длина электродов получается слишком большой, то задаются новыми значениями ширины электродов b или диаметра d и расчет повторяют.
Полученную площадь электродов проверяют по максимальной плотности тока:
для пластинчатых электродов
где
–
коэффициент, учитывающий неравномерность
плотности тока по поверхности электродов,
–
= 1,1…1,4;
ρt = 40ρ20/(20+tг) – удельное сопротивление воды при конечной температуре, Ом∙см.
K – геометрический коэффициент электродной системы.
мм,
принимаем 50 мм.
мм
Гдеn – число пластин (n=3)
Производительность нагревателя на одну фазу:
=0,016
Длина активной части электродов:
где с- удельная теплоемкость воды, с=4190 Дж/(кг∙℃);
-
тепловой к.п.д.
.
Удельное сопротивление воды при конечной температуре
ρt = 40∙10000/(20+90)= 3626,4 Ом∙см
Максимальная плотность тока
Максимальная плотность тока должна быть меньше допустимой
0,06≤ 2
Допустимая плотность тока для плоских электродов составляет 0,5
А/см2, для стержневых – не более 2 А/см2. Если условие не выполняется,
расчет повторяют при других значениях b или d.
Мощность водонагревателя (котла) по параметрам электродной схемы:
2. Расчет параметров автоматического регулирования
Расчет параметров автоматического регулирования температуры в животноводческом помещении с помощью электрокалорифера.
Определяем теплоемкость животноводческого помещения, по формуле
Определяем коэффициент теплопотерь, по формуле
Постоянная времени
где С- теплоемкость объекта, Дж/℃;
А- коэффициент теплопотерь объекта, Вт/℃;
Коэффициент передачи установки
Мощность, необходимая для поддержания заданной температуры в установившемся режиме
Регулирующее воздействие при включении электронагревательных элементов
где - установленная мощность нагревателей, Вт;
Регулирующее воздействие при выключении электронагревательных элементов
Зона неоднозначности регулятора ТРЭ104
Длительность включении нагревателей
Длительность пауз
Период колебаний
=3024,6
с.
Частота включений
Диапазон колебаний температуры
Положительная амплитуда температуры
Абсолютное значение
Отрицательная амплитуда температуры
Абсолютное значение
Величина коррекции регулятора
Расход энергии за сутки
