книги из ГПНТБ / Шустов, В. А. Применение электронагрева в сельском хозяйстве
.pdfОбщая мощность нагревателя определяется так же, как для схемы рисунка 7,а, только показатель степени будет
|
с _ 5,42hLP<f |
|
Скорость воды в однобаковом электродном подогре |
||
вателе |
|
|
|
G4 |
|
|
3600T:Z)3 ' |
|
где G — общий |
расход воды через подогреватель, т/ч; |
|
D — диаметр |
однобакового подогревателя, м. |
|
Подогреватель |
воды по схеме |
рисунка 7, в. |
Омическое сопротивление на одну фазу |
||
откуда |
|
|
Геометрический коэффициент |
|
|
|
АГ.=1п| З я 2 ( Г к з _ д |
а ) з |
Значение коэффициента К3 можно значительно уп ростить, если считать, что R3 будет иметь максимальное значение.
Тогда после несложных расчетов будем иметь
а=0,Ы-гк.
Подставив значение а в последнюю формулу и проведя необходимые преобразования, получим
АГ3 = 1п 0,322 0£..
Общий коэффициент
k3= — In 0,322 |
= J— к 3 . |
Показатель степени
c _ 2тс/г£/фу
~ 4,190^3
40
Общая мощность нагревателя подсчитывается так же, как и для схемы рисунка 7, а, лишь общий показатель степени будет
_ 5,42/г С/з у
°~ 10ЮК3 '
Подогреватель воды по схеме рисунка 7,s.
Омическое сопротивление на одну фазу
откуда |
' |
Геометрический коэффициент
^ 4 = 0,33/^3 .
Общий коэффициент
kA= ^ |
In 0,322 usL = |
_ ! _ tf-4. |
2тсЛ |
г»1» |
2лЛ |
Показатель
~" ЮзСг/Ci
Электрические кормозапарники и паровые котлы |
Электрические запарники, как и водонагреватели, бы вают двух типов: с нагревательными элементами внутри самого запарника и с образованием пара в отдельном электрическом котле-парообразователе.
Первый тип электрического запарника представляет собой по конструкции цилиндр с двойными стенками из оцинкованной стали. Между стенками проложен тепло изолирующий материал. Внизу парообразователя на ходится нихромовая спираль.
Электрические запарники выпускают емкостью от 50 до 500 л. Мощность нагревательных элементов 750 Вт на 50 л емкости бака.
Второй тип электрического запарника представляет собой агрегат, состоящий из отдельного парообразова теля, и чанов для запарки, например, картофеля, соломы и т. п.
41
Лучшими в условиях сельского хозяйства будут та кие электрические парообразователи, которые работают с электродными элементами.
Приборы, построенные на этом принципе, не только просты по своей конструкции, но и весьма надежны в эксплуатационном отношении. Поэтому далее мы будем рассматривать лишь паровые котлы с электродными эле ментами.
Количество тепла для запариваемого корма находит
ся по формуле |
QR = GKcK(tK-tn), |
(58) |
||||
|
|
|||||
где |
Ок —количество запариваемого корма, кг; |
|
||||
|
ск—удельная |
теплоемкость корма, кДж/кг-°С |
(см. |
|||
|
стр. 5, |
6); |
|
|
|
|
|
tK—конечная |
температура корма, °G; |
|
|||
|
ta—начальная |
температура корма, °С. |
|
|||
для |
Потребная мощность электрического парового котла |
|||||
корма |
Рк= — — , |
|
|
|||
|
|
|
(59 ) |
|||
|
|
3600тк Ч к |
v |
; |
||
где |
тк — продолжительность |
запарки |
корма, ч; |
|
||
|
%—к.п.д. чанов-запарников (г)к =0,4—0,5). |
|
||||
|
Паропроизводительность |
котла для |
корма |
|
||
|
|
D K = |
^ |
£ - , |
|
(60) |
|
|
|
'п |
^в |
|
|
где Рк — потребная мощность котла для корма, кВт; in — теплосодержание пара, кДж/кг;
tB — теплосодержание питательной воды, кДж/кг. Отсюда полная мощность парового котла
Р= Д к ( ' п - ^ в ) , |
(61) |
3600 Y]n |
v |
где т]п — к.п.д. котла-парообразователя |
(т]п =0,9—0,95). |
При расчетах котлов-парообразователей необходимо принимать во внимание коэффициент {5Э, который учи тывает увеличение удельного сопротивления воды при ее кипении. Пузырьки пара, образующиеся на электро дах парообразователя, увеличивают переходное сопро тивление от электрода к воде. Числовое значение коэф фициента ро подсчитывается по опытной формуле
42
где ат и /?ш — коэффициенты, |
зависящие |
от состава |
|||||
жидкости |
(для |
воды |
а ж = |
0,925, |
/ г ж = |
||
= |
1,5)5 |
|
|
|
|
|
|
/ — плотность |
тока |
на |
электроде, |
А/см2 |
|||
(/=0,1—0,5 А/см2 ); |
|
|
|
|
|||
е — основание |
натурального |
логарифма. |
|||||
Можно принять, что |
р э = 1 , 1 . |
по |
своей |
конструкции |
|||
Электродные |
паровые |
котлы |
могут быть двух типов: котлы, у которых нагреватель ную систему, состоящую из трех электродов, можно в зависимости от удельного сопротивления воды несколь ко менять, и котлы, у которых .кроме трех неподвижных электродов, согнутых по дуге, имеется также шесть
подвижных |
экранов |
(антиэлектродов). |
|||||
|
На |
рисунке 8, а и |
б показаны в плане паровые котлы, |
||||
причем |
на |
рисунке |
8, б |
котел дан для двух положений |
|||
подвижных |
экранов. Ког |
||||||
да |
электроды |
|
находятся |
||||
полностью |
в |
зоне |
экра |
||||
нов |
(первое |
положение, |
|||||
рис. '8,6), |
паровой |
котел |
|||||
развивает |
максимальную |
||||||
мощность |
(при |
одной |
и |
||||
той же воде), когда элек |
|||||||
троды |
расположены |
поч |
|||||
ти |
вне |
экранов |
(второе |
||||
положение, |
рис. 8, б), ко |
||||||
тел |
имеет |
минимальную |
|||||
мощность. |
|
|
|
|
|
В котлах обоих типов уровень воды должен под держиваться постоянным путем ее подлива.
Следует отметить, что если в котле нет приспо соблений для изменения взаимного расположения электродов (рис. 8, а), то, для того чтобы можно было эксплуатировать ко тел при данном р источ ника, нужно изменить глубину погружения элек тродов котла.
Рис. 8. Формы электродов паро образователей:
а— однобаковые с пластинчатыми
электродами, |
расположенными |
м е ж |
||
д у собой |
п о д |
углом 120°; |
б — одноба |
|
ковые с |
тремя дуговыми |
пластинча |
тыми электродами н с шестью под вижными экранами к ним, располо
женными м е ж д у |
собой под углом |
120°, |
|
43
Удельный расход электроэнергии иа запарку 1 ц кор
неклубнеплодов 12,5 .кВт-ч, соломы 20 кВт-ч. |
|
|
Методика расчета электрического |
парового |
котла |
с тремя угловыми электродами (рис. 8,а). |
|
|
Полная мощность электрического |
парового |
котла |
Р — £>к('п^"в) 3600 1)п
Величина фазного тока
Л р -
Сопротивление котла на одну фазу в общем виде бу
дет
Сопротивление котла на одну фазу при соединении электродов по схеме треугольник
Практикой установлено, что на каждый 1 см рас стояния между электродами должно приходиться 100— 150 В подведенного напряжения сети
|
|
100 -f 150 ' |
|
||
Плотность тока |
должна |
быть не более |
|||
|
|
5 _ |
'Ф |
|
|
|
|
|
0,1+0,5 |
|
|
где 0,1-+0,5 |
А/см2 |
— допустимая |
плотность тока на |
||
|
|
электродах. |
|
|
|
Удельное |
сопротивление воды |
при кипении |
|||
|
4 Ор2 о°сРэ |
1 |
|
. |
|
Р В Ш = 1 Щ 0 Г 7 = |
Т |
= |
• |
Сопротивление слоя воды на одну фазу при кипении
44
где pl 0 0 oC —удельное |
сопротивление воды |
при |
100° С, |
||||||
|
Ом-см; |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ — расстояние |
между |
электродами, |
см; |
|
|
||||
% — коэффициент кипения; |
|
|
|
|
|||||
b—ширина |
электрода, |
см; |
|
|
|
||||
h — высота электрода, |
см. |
|
|
|
|
||||
Обозначим |
е— — , |
тогда |
|
|
|
|
|
||
|
|
ь |
|
|
|
|
|
|
|
Величиной |
Ъ задаемся |
исходя |
из |
конструктивных |
раз |
||||
меров бака |
котла. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зная все |
остальные |
величины, |
определяем |
величи |
|||||
ну h. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Методика |
расчета |
электрического парового |
котла |
сконцентрическими электродами и экранами (анти
электродами). |
|
|
|
|
|
I |
|
Полная |
мощность электрического парового |
котла |
|||||
Величина фазного |
3600/)п |
|
|
|
|
||
тока |
|
|
|
|
|
||
|
|
, _ |
WP |
|
|
|
|
|
|
* ~ |
з у ф |
• |
|
|
|
На рисунке 9, а и |
б показаны план |
котла |
и |
разрез |
|||
электрода |
с экраном. |
|
|
|
|
|
|
Радиус |
внутренней |
стороны |
экрана |
(рис. |
9) |
|
/ • i = r 8 — / , — Д в л .
Радиус внешней стороны экрана
г2~гэ~Г^э"Г"Дэл •
На рисунке 9, в показана длина дуги электрода
'Ьэ=гэа,
где а — радианная мера дуги.
Так как один полный оборот равен 2п радианов, то
|
|
|
|
а |
а |
|
|
|
|
|
|
2тса |
"гТ _ |
360' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
откуда |
|
а = |
— . |
|
|
|
|
|
„ |
, |
|
2тга |
|
г |
э |
360 г |
. |
Тогда |
Ьэ=гэ— |
360 |
и окончательно — — — |
|||||
|
9 |
9 |
|
6 |
Э |
2™) |
|
45
Рис. 9. К расчету парообразователя с электродами и антиэлектро дами:
а ~ |
план |
парообразователя; |
б — |
радиус сторон |
антиэлектрода; |
в — длина |
|||||||||
дуги; |
1 — неподвижные |
электроды; |
2 — |
подвижные |
экраны |
(поворачиваются |
|||||||||
особым |
маховиком); п |
— радиус |
внутренней |
стороны |
экрана; |
г2 |
— радиус |
||||||||
внешней |
стороны |
экрана; |
г э |
— радиус |
электрода; |
1Э |
— расстояние |
м е ж д у |
|||||||
электродом |
и экраном; |
4 д л |
— |
толщина |
электрода; |
Rj |
и |
активные со |
|||||||
противления |
полей |
при |
соединении |
электродов |
в звезду . |
|
|
|
Сопротивление равномерного электрического поля, заключенного между двумя концентрическими дуговыми поверхностями, будет
дPP. . 8 6 0 , ^
2-nh а |
г э |
Сопротивление электрического поля, заключенного между двумя другими дуговыми поверхностями,
• * , = £ ! . . й о т " . й - .
Здесь rt |
— радиус внутренней |
стороны экрана, |
см; |
||
г2 |
— радиус внешней стороны экрана, см; |
|
|||
гэ — радиус электрода, |
см; |
|
|
|
|
h — высота электрода, |
см; |
|
|
|
|
р — удельное сопротивление |
воды, |
Ом-см; |
|||
рэ — коэффициент ( р э = 1 , 1 ) ; |
|
|
bs, ° С. |
||
а — угол, соответствующий |
длине |
дуги |
46
Величина сопротивления между электродом и экра ном может быть определена как сумма двух параллель
но |
включенных |
сопротивлений Ri и R2 при соединении |
|
их |
в звезду. |
|
|
|
Заменим в |
формулах |
|
|
|
360 |
гэ |
|
|
— на — |
|
|
|
2тш |
ьч |
Тогда
Обозначим |
Ьэ h |
|
гх |
|
|
|
|
12. In 11 = С , ; |
b |
rt |
|
b3 |
r3 |
||
Тогда |
|
|
|
|
a |
|
R2=C2^ |
|
h |
|
h |
Сумма двух параллельно включенных сопротивлений будет
Rф--
или
И ф ~ С 1 + С 2 h ~ h '
где
I n — + l n —
Это и есть формула для определения величины мини мального сопротивления при рассматриваемой форме на гревательного устройства.
Порядок расчета следующий: зададим величины г0, Ьд и Д э п по конструктивным соображениям.
Найдем значения Сэ , р и pV Высоту электрода опре делим по формуле
47
где Яф — общее активное |
сопротивление парового |
кот |
ла с экранами |
(соединение в звезду): |
|
К ф — |
|
|
Чтобы сохранить величину Р при металлических стен |
||
ках бака, уменьшаем несколько площадь 5, как |
это |
|
было выполнено в подогревателе воды; то есть до |
0,85 |
|
площади S. |
|
|
Электровентиляция с подогревом воздуха и микроклимат
Вентиляция должна поддерживать в помещениях оп тимальный температурно-влажностный режим и хими ческий состав воздуха в соответствии с установленными нормами.
Различают приточную, вытяжную и приточно-вытяж- ную системы вентиляции.
Наиболее часто применяют приточно-вытяжную си стему. При устройстве этой системы используют вен тиляторы и систему приточно-вытяжных каналов.
Для расчета вентиляции животноводческих помеще ний необходимо определить количество воздуха, которое вентилятор должен удалить, из помещения или подать в него в единицу времени. Обмен воздуха рассчитывают по выделяющимся в помещении углекислоте, теплу и влаге.
|
|
U-y^, |
|
|
|
(62) |
где LB |
— количество удаляемого воздуха, |
м3 /ч; |
||||
Zx —количество |
вредных выделений |
животных (уг |
||||
|
лекислота, |
аммиак, |
влага, |
излишнее тепло), |
||
|
м3 /ч; |
|
|
|
|
|
Z B l |
— допускаемое количество вредных |
выделений, |
||||
|
содержащихся в приточномвоздухе (в долях |
|||||
|
единицы); |
|
|
|
|
|
Z„2 — допускаемое количество вредных |
выделений в |
|||||
|
воздухе помещения |
(в долях |
единицы). |
По зоогигиеническим нормам примеси в воздухе жи вотноводческих и птицеводческих помещений не должны превышать: углекислота—0,25%; (0,0025 м3 С 0 2 на
48
1 м3 |
воздуха); |
аммиак—0,026% |
(0,00026 м3 |
N H 3 па |
||||
1 м3 |
воздуха); сероводород — 0,015% |
(0,00015м3 H2 SHa |
||||||
1 м3 воздуха); относительная влажность 70%. |
||||||||
Помещение должно быть светлым, хорошо вентили |
||||||||
руемым и теплым. |
|
|
|
|
|
|||
|
Минимальный объем воздуха (м3 ) внутри |
помеще |
||||||
|
ния на одну голову скота принимается |
равным: |
||||||
|
коровы, |
волы и лошади |
|
|
17 |
|||
|
свиноматки |
|
|
|
|
15 |
|
|
|
телята . . . . |
|
|
|
10 |
|
||
|
•свиньи |
взрослые |
|
|
|
6 |
|
|
|
свиньи |
до 8 месяцев |
|
|
3,5 |
|||
|
овцы |
|
|
|
|
|
3,0 |
|
|
Далее |
приводятся |
минимально |
допустимые |
тем |
|||
|
пературы |
(° С) в |
животноводческих |
помещениях-. |
||||
|
свинарник |
|
|
|
|
+10 |
|
|
|
телятник |
|
|
|
|
+ 7 |
|
|
|
помещение |
для крупного, рогатого скота . |
. + |
6 ^ |
Расчет обмена воздуха по содержанию в воздухе помещения углекислоты. Если ежечасно в воздухе по мещения от одного животного образуется К м3 угле кислоты, то для поглощения этого количества углекис лого газа потребуется следующее количество свежего
воздуха:
|
|
|
|
|
(63) |
где С2 — допускаемое |
содержание |
углекислоты |
в поме |
||
щении; . |
|
|
воздухе |
||
С] — содержание |
углекислоты |
в свежем |
|||
(0,03% |
по объему) или Сх = 0,0003 м3 |
на |
1 м 3 |
||
воздуха; |
|
|
|
|
|
К —ежечасно образующаяся углекислота, м3 ; |
|
||||
1,2— коэффициент |
(учитывает |
дополнительное |
вы |
||
деление |
углекислоты микроорганизмами, |
под |
|||
стилкой |
и т. п.). |
|
|
|
В таблице 12 приведено количество вредных выде лений от различных животных за час в зависимости от их веса. Для предварительных расчетов можно пользо ваться данными* этой таблицы.
Расчет обмена воздуха по содержанию теплоты, вы деляющейся в помещении. Если ежечасно в воздухе по мещения образуется от одного животного тепло в ко-
4 В. А. Шустов |
49 |