книги из ГПНТБ / Шустов, В. А. Применение электронагрева в сельском хозяйстве
.pdfРис. 30. Схема электроискровой установки:
1— деталь; |
2 — инструмент; 3 — соленоид; 4 — емкость; 5 -- пере |
ключатель |
емкости. |
дусмотрен конденсатор с регулируемой мощностью. Ано дом служит обрабатываемая деталь, катодом — инст румент, который приводится в движение вибратором пе ременного тока (около 100 колебаний в секунду). Так как электроискровая установка основана на принципе механического разрушения анода установки, то во избе жание переноса металла с детали на инструмент рабо ту обычно ведут в керосине или минеральном масле, не проводящих электрический ток.
Анодно-механическая обработка. На рисунке 31 по казана анодно-механическая обработка металла (рез ка). Установка состоит из источника постоянного тока напряжением 20—25 В с регулировочным реостатом, об рабатываемой детали (анод) и инструмента (катод). Струя электролита представляет собой водный раст вор жидкого стекла или раствор кремниевой кислоты. Раствор подвергается электролизу под воздействием постоянного тока. При прохождении тока возникает теп лота, которая не успевает проникнуть внутрь детали.
Расплавленный металл -удаляется инструментом |
(диск |
|
из стали, чугуна или меди). |
|
|
Высокочастотная |
установка состоит из трех |
частей: |
1) питательного устройства 380/220 В. Анодный транс |
||
форматор повышает |
напряжение до 6—8 кВ |
(Ui/U2); |
2)выпрямительного устройства, состоящего из газо тронных выпрямителей, преобразующих переменный ток высокого напряжения в постоянный ток высокого на пряжения (£/з);
3)генераторной лампы. Последняя преобразует по стоянный ток высокого напряжения в анодной цепи в
100
толчки, в импульс тока с частотой в несколько сотен тысяч в секунду. Эти мгновенные изменения (толчки) тока и играют роль силы, раскачивающей колебатель ную систему, поддерживая в ней незатухающие коле бания (£Л0Анодный дроссель высокой частоты пре граждает путь к источнику питания анода перемен ным током высокой частоты, пропуская постоянный ток. Назначение гридлика (емкость и переменное сопро тивление) — создавать постоянное или переменное сме щение на сетке, то есть подачу отрицательного напряже ния на сетку через переменное сопротивление, шунти рующее конденсатор.
Анодный разделительный конденсатор преграж дает путь постоянному току от источника питания ано да, пропуская токи высокой частоты.
Промежуточный колебательный контур состоит из понизительного трансформатора переменного тока вы сокой частоты (без стали) и нагрузочного контура. Гридлик связан с промежуточным колебательным" кон туром обратной связью.
Ламповый генератор работает по схеме самовозбуж дения с индуктивной обратной связью.
Конструктивно ламповый генератор представляет со бой металлический шкаф, в котором размещается вся соответствующая аппаратура устройства.
Машинный генератор обеспечивает получение токов частотами от 2000 до 15 000 Гц, ламповый же генератор
преобразует |
ток промышленной |
цепи |
с частотой |
50 Гц |
в ток высокой частоты 15 ООО-МО6 Гц. |
|
|
||
Ламповый |
генератор, однако, |
имеет |
невысокий |
коэф |
фициент полезного действия.
Мощность лампового генератора должна быть при мерно в три раза больше мощности, поглощаемой мате риалом для его полезного нагрева.
Действие токов высокой частоты по сечению провод ника будет неравномерным. Наибольшая плотность тока будет на периферии и наименьшая на его оси.
Расчет и конструкции электрических |
( |
калориферов воздуха |
|
Конструкция электрического воздушного обогрева теля с нагревательными спиралями. Далее приводятся некоторые конструктивные показатели по электрическо-
101
му воздушному обогревателю с нагревательными спира лями.
Согласно примеру, приведенному на стр. 72, мощ ность обогревателя составляла 48 кВт.
Берем спирали из нихромовой проволоки мощностью по 1 кВт, всего 48 спиралей. Напряжение сети 380/220 В.
Согласно приведенному примеру, температура вы
ходящего из электрического подогревателя воздуха |
/ i = |
= +36° С. |
|
Эта температура, как видно из формулы, может |
быть |
несколько увеличена за счет небольшого снижения рас
хода воздуха |
в течение |
часа L кг/ч. |
||||
1. |
Ток в |
одной |
спирали' при |
фазном напряжении |
||
220 В |
будет |
|
|
|
|
|
|
|
|
/= |
Ш |
= 4,55. |
|
|
|
|
|
220 |
|
|
2. |
Пусть поверхностная |
температура провода ( / п о в — • |
||||
= 400° С) равна его действительной |
температуре, то есть |
|||||
tno-B — tR (см. формулу |
16). |
|
|
|||
Определим |
сначала |
£р а сч |
|
|||
|
|
^ , с ч = |
0,8-1,25-400=400о С. |
Далее, зная расчетный ток спирали и расчетную темпе ратуру, по таблице 1 находим соответствующий диа метр нагревательного провода: d = 0,7 мм с допустимым током —4,8 А.
3. Сопротивление 1 м такого провода /'=2,85 Ом/м, сечение провода 5 = 0,385 мм2 .
Сопротивление одной спирали
220
Л:пир= — =48,5 Ом.
4,55
4. Длина проволоки на одну спираль
,48,5. 1 7
Всего проволоки диаметром 0,7 мм на 48 спиралей нуж
но
2У=/с п н р 48=17-48=820 м.
•5. Длина одного витка при среднем диаметре спи рали 1,5 см, согласно формуле 30, будет
3 ^ = 3 , 1 4 - 1 , 5 = 4 , 7 см.
102
Всего в одной спирали
1700 „„„
—=-360 витков.
4,7
Или 180 витков в полуспирали.
Число витков в одной спирали можно определить так же по формуле (31)
|
W = / , 4* + |
(3,14-15)2 = 360 витков. |
|
|
1 7 , 1 0 3 |
|
|
6. |
Шаг спирали |
(полуспирали) |
|
|
A=4rf„p = 4-0,7=2> 8 |
мм. |
|
Берем шаг спирали равным 4 мм. |
|||
7. |
Высота полуспирали. |
|
180-4=720 мм (между осями роликов по вертика ли). На рамке, выполненной из уголка № 3, на роликах
монтируются |
5—6 спиралей |
(10—12 |
полуспиралей). |
|||||
8. Полная |
высота |
рамки калорифера составляет: |
||||||
высота |
полусппрали |
. . |
, |
|
720 мм |
|
||
высота |
уголка |
|
|
|
30 мм |
|
||
расстояние, необходимое |
для |
монтажа |
|
|
|
|||
вверху рамок |
|
|
|
250 мы |
|
|||
|
|
|
|
В с е г о |
1000 мм |
|
||
9. Ширина |
рамки |
калорифера будет: |
|
|
||||
ширина |
полуспиралн |
|
12x15=180 мм |
|
||||
расстояние между |
спиралями |
11x30=330 мм |
||||||
ширина |
промежутков |
|
|
2 x 20=40 мм |
||||
ширина |
двух уголков й |
3 |
|
2x30=60 мм |
|
|||
|
|
|
|
В с е г о |
|
610 мм |
|
|
Округляем до 700 м. |
|
|
|
|
|
|||
10. На одну фазу |
берем |
три рамки, а |
всего |
девять |
||||
рамок. На каждой рамке на роликах |
монтируем |
пять — |
||||||
шесть спиралей. Таким образом, на одну фазу |
берется |
|||||||
16 спиралей |
или 32 |
полуспирали. |
Берем |
промежутки |
||||
между вертикально |
стоящими рамками 8 см. |
|
||||||
Тогда длина калорифера: |
|
|
|
|
||||
длина |
рамок |
|
|
9x30=270 мм |
|
|||
расстояние между |
рамками |
|
8x80=640 мм |
|||||
|
|
|
|
|
В с е г о |
|
910 мм |
103
Округляем до 1000 ым, 11. Для лучшего охлаждения воздухом нагретых спи
ралей их располагаем либо в шахматном порядке по отдельным роликам, либо с наклоном по рамкам.
12. Основания девяти вертикальных рамок укрепля ют на горизонтальной рамке из уголков № 3 или 4.
Вся конструкция размещается в металлическом про долговатом шкафу с дверцами. Шкаф имеет два патруб ка для входа холодного и выхода нагретого воздуха.
Отопительные калориферы воздуха серии СФО мощ ностью от 25 до 250 кВт, на температуру до + Ю0°С с трубчатыми нагревателями предназначены для нагрева воздуха в системах воздушного отопления, вентиляции, искусственного климата и в сушильных установках.
Максимальная допустимая температура нагревателя + 150° С. Число фаз нагревателя—три. Нагреватели по лучают питание от трехфазной сети напряжением 380 В, частотой 50 Гц.
При напряжении 380 В нагреватели соединяют в звезду, при 220 В — в треугольник.
Нагревательные элементы установлены внутри ко жуха в четыре ряда и разделены на четыре самостоя
тельные |
трехфазные |
регулируемые |
секции. |
|
|
|
|
||||||
Глубина калориферов принята для всех мощностей |
|||||||||||||
одинаковой (240 мм). В |
калорифере установлено четы |
||||||||||||
ре ряда |
(четыре секции) |
|
нагревателей. |
В |
таблице |
14 |
|||||||
приведены технические данные СФО. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Калорифер |
СФО |
может |
работать |
на |
ступенях |
100, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
75, |
50 |
и |
25% |
от |
ус |
||
|
|
|
|
3 |
|
тановленной |
мощно |
||||||
|
|
|
|
|
|
сти |
путем |
|
включе |
||||
|
|
|
|
|
|
ния |
и |
отключения |
|||||
|
|
|
|
|
|
секций. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Для |
увеличения |
||||||
|
|
|
|
|
|
поверхности |
|
нагрева |
|||||
|
|
|
|
|
|
на |
трубку |
нагрева |
|||||
|
|
|
|
|
|
тельного |
|
элемента |
|||||
|
|
|
|
|
|
навита |
|
на |
|
ребро |
|||
|
|
|
|
|
|
алюминиевая |
лента |
||||||
Рис. 31. |
Схема |
анодно-механической |
в виде |
спирали. |
|
||||||||
На |
рисунке |
32 |
|||||||||||
обработки |
металла: |
|
|
|
показана |
электриче |
|||||||
1 — обрабатываемая |
. деталь |
(анод); |
2 — ни- |
||||||||||
ская схема |
включе |
||||||||||||
струмент (катод); |
3 — рабочая |
жидкость: |
|||||||||||
4 — источник |
тока; |
5 — регулировочные рео |
ния |
калорифера. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
статы.
104
Т а б л и ц а 14
Технические данные СФО для нагрева воздуха
н
Параметры |
ю |
о |
о |
о |
о" |
о |
со |
о |
со |
СМ |
|
|
|
|
|
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
|
|
|
|
А. |
•& |
е- |
А. |
е- |
•е- |
|
|
|
|
|
о |
и |
U |
о |
о |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность, кВт |
|
|
|
25 |
40 |
60 |
100 |
160 |
250 |
|
Мощность каждой |
секции, |
6,25 |
10 |
15 |
25 |
40 |
62,5 |
|||
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 000 |
Производительность |
(ве |
1700 |
3000 |
4300 |
7000 |
10 000 |
||||
совая по воздуху), кг/ч |
|
|
|
|
|
|
||||
Номинальная |
мощность |
0,7 |
0,84 |
1,0 |
1,19 |
1,48 |
1,73 |
|||
одного нагревателя, кВт |
6,6 |
12,33 |
18,3 |
27,7 |
51,0 |
71,5 |
||||
Общая |
поверхность на |
|||||||||
грева, м3 |
|
|
|
1,85 |
2,2 |
2,65 |
3,14 |
3,90 |
4,55 |
|
Номинальный ток при на |
||||||||||
пряжении 380 В,. А |
|
|
|
|
|
|
||||
Диаметр иихромовой |
про |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|||
волоки, мм |
|
|
в од |
10 |
10 |
17 |
21 |
29 |
36 |
|
Число |
нагревателен |
|||||||||
ном |
ряду, шт. |
нагревате |
40 |
40 |
68 |
84 |
116 |
144 |
||
Общее |
число |
|||||||||
лей, шт. |
нагревате |
36' |
36 |
60 |
84 |
108 |
144 |
|||
Число |
рабочих |
|||||||||
лей, шт. |
|
|
кало |
360 |
480 ' |
600 |
720 |
960 |
1080 |
|
Длина |
нагревателя |
|
||||||||
рифера, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
1460 |
|
Высота |
нагревателя |
|
кало |
410 |
560 |
710 |
860 |
1160 |
||
рифера, мм |
|
|
|
630 |
750 |
870 |
990 |
1230 |
1350 |
|
Длина |
калорифера, мм |
|||||||||
Высота |
калорифера, мм |
617 |
767 |
917 |
1067 |
1367 |
1667 |
|||
Вес калорифера,-кг |
|
|
67 |
100 |
134 |
197 |
312 |
421 |
||
Схему включают рубильником Р. Четыре секции элек |
||||||||||
трокалорифера |
пускают |
автоматическими |
выключате |
|||||||
лями |
1АВ—4АВ |
от главных |
контактов |
1ПМ—4ПМ. |
|
Заданная температура выходящего воздуха поддер живается автоматически двумя электроконтактными тер мометрами ЭКТ, датчики которых устанавливают на ме сте выхода воздуха из калорифера для четырех режи мов температуры.
При замыкании соответствующего датчика получают питание соответствующее РП и соответствующая катуш ка контактора ПМ.
105
Ш»в Шш |
r r r |
г |
|
т
Секция I Секция 2 Секция 3 Секция Ь
Злектрукалортрер
А5тоиати - 'Сексе регд мробанир температуры
Ручное
бклюяение
секши.
Секция I 25% мощности калорифера
Секция 2 25% мощности\ колориазера
Секция 3 \25% мощности калори<рера
Секция 4 \25% мощности налоршрера
Рис. 32. |
Электрическая |
схема |
включения |
калориферов: |
|
|
|
||||
^ — рубильник; |
1АВ—5АВ |
— автоматические |
выключатели-, |
1ПМ—4ПМ— |
пускатели магнитные с |
катушкой |
|||||
220 В, |
1ЖТ, |
2ЭКТ — |
термометры |
манометрические |
контактные; |
1УП—2УП |
— универсальные переключатели; |
||||
1РП—4РП |
— реле |
промежуточные |
с |
катушкой; 1ЛК— |
4ЛК |
— лампы |
сигнальные с линзой красного |
цвета. |
Рис. 34. Автоматизированная электрокалорифер ная установка.
Включение происходит |
в |
последовательности 25, 50, |
||
75, 100% |
от |
установленной |
мощности, а выключение — |
|
в обратном порядке. |
|
|
||
Электрическая схема предусматривает как . автома |
||||
тическое, |
так |
и ручное |
включение секции. Для этой |
цели служит универсальный переключатель УП. Принятый угол (15°) отвода и подвода воздуха к ка
лориферу обеспечивает безударное движение воздуха. Очень часто для систем вентиляции и воздушного отопления разных сельскохозяйственных помещений при меняют калориферы СФО при температуре нагрева воз
духа не выше 50° С.
Калорифер до 50° С, как и калорифер до 100° С, представляет собой сварную конструкцию с оребренными трубчатыми нагревателями. На рисунке 33 показан пример такого оребренного трубчатого электрического нагревателя:
В |
калорифере |
СФО до |
50° С имеются |
три |
само |
|
стоятельные секции. Мощность регулируется в |
преде |
|||||
лах 33, 67 и |
100% |
от установленной путем |
включения |
|||
и отключения |
секций. |
|
|
|
||
На |
рисунке 34 |
показана |
электрическая |
калорифер |
ная установка типа СФО-0.5-Т, питающаяся от сети
380/220 |
В (секции |
на |
380 В, а сеть управления па |
220 В) |
мощностью |
25 |
кВт. |
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ УСТРОЙСТВ. ОХРАНА ТРУДА
Оценка экономической эффективности применения электротепла ,
Одним из основных принципов комплексного приме нения электрической энергии является широкое внедре ние электроэнергии в сельскохозяйственные производст венные процессы, в которых она в данных конкретных условиях оправдывается экономически и с хозяйствен ной точки зрения целесообразнее по сравнению с дру гими видами энергии. Однако наряду с электроэнер гией можно использовать и другие виды энергии.
Проверим |
экономическую |
целесообразность |
приме |
||||||||
нения электрического калорифера вместо огневого. |
|
||||||||||
Сравним, например, |
стоимость |
1 ккал для |
огневого |
||||||||
и электрического |
нагрева. |
Стоимость |
оборудования для |
||||||||
обоих случаев считаем примерно одинаковой. |
|
|
|
||||||||
Определим |
стоимость |
1 ккал при |
огневом |
нагреве. |
|||||||
О б о з н а ч и м : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N—стоимость |
дров, |
руб/м3 ; |
|
|
|
|
|
|
|||
Q — теплота сгорания |
топлива, |
ккал/кг< |
(для |
дров |
|||||||
<Эдр=3000 |
ккал/кг); |
|
|
|
|
|
у= |
||||
т — объемный |
вес |
дров, |
кг/м3 |
(для |
дров |
||||||
=550 |
кг/м3 ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k — коэффициент, |
учитывающий рабочую |
силу |
ис |
||||||||
топников |
(&=1,5); |
|
|
|
|
|
|
|
|||
т]оги — к.п.д. огневого нагревателя |
(т) о г н =0,15); |
|
|||||||||
102 — коэффициент |
перевода |
руб. в коп. |
|
|
|
||||||
Стоимость |
1 ккал |
для огневого |
нагрева определится |
||||||||
формулой, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
др71стн |
|
|
|
|
|
|
|
Определим |
стоимость |
1 ккал при электрическом |
на |
||||||||
греве. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
109