Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шустов, В. А. Применение электронагрева в сельском хозяйстве

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.35 Mб
Скачать

Общая 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

степени

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

 

 

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 _

 

 

 

 

 

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

ээа,

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

Ьээ

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: углекислота0,25%; (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