1.2.2 Расчет электродного водонагревателя

Потребная мощность нагревателя P_н=26 кВт, производительность G_н = 0,2897 м³/ч, удельное сопротивление воды r₂₀ = 4000 Ом×см.

Выбираем нагреватель со 6 стержневыми электродами.

Диаметр электрода d = 2r = 10 мм.

Радиус корпуса R = 4,76×5 =23,8»24 мм.

Радиус расположения стержневых электродов

a = 0,51×R=0,51×24=12,24 мм.

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.

Исходными данными для расчета являются потребная мощность нагревателя P_н (2.46) и производительность G_н (2.48).

Геометрические параметры электродной системы обычно выражают через геометрический коэффициент K.

(1.53 )

Расчет электродного водонагревателя проводят в следующей последовательности.

Предварительно, по конструктивным соображениям задаются шириной электродов b или диаметром d = 2r.

В проектной практике для водонагревателей и водогрейных котлов значения E_доп в зависимости от удельного сопротивления воды принимают в пределах 125…250 В/см, где минимальное значение E_доп соответствует удельному сопротивлению воды r₂₀ £ 2000 Ом×см, а максимальное r₂₀ ³ 10000 Ом×см.

Для стержневых систем ориентировочно принимают

R=4,76×r; a = 0,51R.

Длину активной части электродов (см) определяют по выражению

, (1.54)

где G₁ - производительность нагревателя на одну фазу, кг/c;

с – удельная теплоемкость воды, с = 4190 Дж/(кг ⁰С);

K- геометрический коэффициент электродной системы;

₂₀ –удельное сопротивление воды, ₂₀ =4000

_т – тепловой к.п.д., _т = 0,97.

кг/с.

см.

Длину электродов принимаем равным расчетному

Полученную площадь электродов проверяют по максимальной плотности тока для стержневых электродов

, (1.55)

где k_Р – коэффициент, учитывающий неравномерность плотности тока по поверхности электродов, k_Н = 1,1…1,4;

_t – удельное сопротивление воды при конечной температуре, Ом см.

А/см²

Удельное сопротивление воды при конечной температуре

, (1.56)

.

Максимальная плотность тока должна быть меньше допустимой

, (1.57)

Допустимая плотность тока для для стержневых составляет не более 2 А/см ². Условие (1.49) выполняется.

Мощность водонагревателя, вычисленная по параметрам электродной системы для всех трех фаз, составит

, (1.58)

кВт.

Полученная мощность P должна быть приближенно равна исходной мощности P_Н . Условие соблюдается, следовательно, расчет электродного водонагревателя произведен правильно.