книги из ГПНТБ / Кудрявцев И.Ф. Полупроводниковые пленочные электронагреватели в сельском хозяйстве
.pdfВысоту окна калорифера принимаем равной 0,9 м.
Весовая скорость воздуха в калорифере |
|
|
||||
|
vv — |
1200-1,23 |
п о |
_ |
|
|
|
|
|
= 935 |
кгс/м" • с. |
||
|
|
• 3600-(0,6-0,9 —0,01-10) |
|
|
||
Коэффициент теплоотдачи в соответствии с графи |
||||||
ком |
рис. 14 при ^,.с р |
= +80°С |
принимаем |
равным 5- |
||
•10_ 3 |
Вт/см2 град. В |
качестве |
изоляции |
нагревателя |
берем эмаль 127 АН БССР. Активная площадь нагрева телей (при £К = 150°С)
„ |
65-103-103 |
„ |
F = |
|
= 10-104 см-. |
|
(150 + 20)-7 |
Высоту нагревателя принимаем равной 0,40 м, коли чество нагревателей по высоте окна калорифера равно % Длину нагревателя принимаем равной 0,17 м. Количест
во |
нагревателей |
по высоте "калорифера |
п 2 = 1 , по длине |
|||||
|
|
п3 |
= |
Ю-104 |
= |
7,3 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2-10-1-40-17 |
|
|
||
|
|
(Следовательно, необходимо 7 шт). |
||||||
|
Общее |
количество |
нагревателей |
;г = 10 • 7 • 1 = |
||||
= 70 шт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная мощность |
нагревателя |
|
|
||||
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
Исходя из расчета разработана конструкция нагре |
|||||||
вателя, показанная на рис. 15. |
|
|
|
|||||
|
Удельная мощность пленочного нагревателя |
|||||||
|
|
w |
= |
— |
= 0,76 |
Вт/см2 . |
||
|
|
> д |
|
37-16,5-2 |
|
|
|
|
|
Удельное сопротивление при толщине пленки 0,015 см |
|||||||
и |
питании |
калорифера |
от трехфазной |
сети 380/220 В |
||||
с соединением нагревателей в звезду |
|
|
||||||
|
р = |
|
|
220280,015 |
|
Л - |
~ |
|
|
|
0,76-37-240-17 |
== 0,065 Ом. см |
|||||
|
|
|
|
|
|
61
fi-б
163 3.5
10отб. 0 (J
миканит
прокладочный ГОСТ 6121-60
металлическая
шина
токопрододящая
пленка
картон
асбестовый 3T0CT2850-5S
•эмаль
170 |
контактный электрод. |
|
|
Рис. 15. Пленочный нагреватель для |
|
158 |
|
калорифера: |
4отб. Щ 5.5, |
||
|
|||
а — в сборе; б — пластина нагревателя. |
165 |
||
|
170+ |
По данным расчетного графика р (Si) (рис. 3) со держание кремния в составе .пленки равно 32%. В ка честве основного компонента принимаем ферросилиции марки Си 25. Добавка ферросилиция Си 25 в составе пленки
79(25 - 3 2 ) |
в - ц |
. |
25 — 45 |
|
|
Содержание ферросилиция Си 45 в составе пленки PXl = 7 9 - 2 7 , 6 - 61,4 в. ч.
Общий состав нагревательной пленки в весовых час тях составляет: ферросилиций Си 45 — 27,6; Си 25 — 61,4; жидкое стекло 9—12; вода 12—9.
При толщине панели нагревателя 0,5 мм вес кало рифера составляет 90 кг, а с учетом стальных воздухо водов и электровентиляционной установки металлоем кость системы обогрева достигает 1000 кг.
2. Обогревательные панели
Панельный обогрев помещений прост по устройству. Он состоит п_з пленочных обогревательных радиаторов, размещаемых на расстоянии 5 см от стен помещения (аналогично водяным радиаторам), внутренней электро проводки и аппаратуры управления.
Пленочные обогревательные радиаторы |
выполняют |
ся в виде штампованных панелей с ребрами |
жесткости |
п отверстиями для сборки п крепления к стене. Пленка наносится с одной стороны эмалированной панели. Па нели собираются по две с таким расчетом, чтобы пле ночный нагреватель располагался внутри отопительного радиатора.
Благодаря такой конструкции радиатора пленочный нагреватель надежно защищен от механических повреж дений, а стеклоэмалевое покрытие защищает корпус панели от коррозии.
Кпреимуществам пленочного обогрева по сравнению
сэлектрокалориферной системой отопления относят вы сокую равномерность распределения температуры в по мещении и надежность в работе. Недостатком панель ного обогрева является повышенный расход металла.
63
Расчет панельных радиаторов рекомендуется произ водить в следующем порядке.
1. Определяют электрическую мощность системы па нельного обогрева
|
|
|
Р = 3600 |
кВт, |
|
(14.4) |
||
где |
S Q T — сумма |
теплопотерь |
помещения, |
кДж/ч. |
||||
2. |
Необходимое |
количество радиаторов |
для |
поме |
||||
щения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п—- |
Р-103 |
|
шт., |
|
(15.4) |
|
|
|
2aF(tp-Q |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
а — коэффициент теплоотдачи радиатора, |
|
||||||
|
Вт/см2 |
град.; |
|
|
|
|
||
|
tp — допустимая температура поверхности радиа |
|||||||
|
тора, |
град; |
|
|
|
|
||
|
ta — расчетная температура воздуха в помещении, |
|||||||
|
град; |
|
|
|
|
|
|
|
|
F — активная |
поверхность |
панели радиатора, м2 . |
|||||
Коэффициент теплоотдачи а определяется по форму |
||||||||
ле [15] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а = |
I,56(/p — г-J0-33- 10-J |
— 5 l _ . |
|
(16.4) |
|||
|
|
|
|
|
|
см2 град |
|
|
Площадь панели радиатора с учетом технологиче |
||||||||
ских |
требований |
рекомендуется |
принимать |
не |
более |
|||
1,0 м2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
|
поверхности |
радиатора устанавливает |
ся с соблюдением санитарно-гигиенических требовании, но не должна превышать 85°С.
3. Мощность радиатора |
Рр |
и панели |
Рп |
будет |
||
Р р |
= — |
кВт |
и Р п |
= 0,5ЯР |
кВт. |
(17.4) |
|
а |
|
|
|
|
|
4. Удельное электрическое сопротивление пленочного нагревательного элемента панели рассчитывают так же, как и нагреватели калорифера, задаваясь конструктив ными размерами и схемой соединения нагревательных полос.
64
Пример 2. Рассчитать панельный обопрев птичника, используя данные, приведенные в примере 1.
Расчет. Электрическая мощность системы панельно го обогрева
" |
2 3 0 0 0 0 |
= 63,5 кВт. |
|
3600 |
|
Мощность системы панельного обогрева принимаем равной 65 кВт (аналогично мощности пленочного кало рифера). Из конструктивных и экономических сообра жений для расчета берем панель водяного стального радиатора типа МЗ-500-2, серийно выпускаемого про мышленностью.
Поверхность панели F = 0,77 м2 . Коэффициент тепло отдачи
<х= 1,56(85 — 22)0 '3 3 -10~4 = 6,16-10—' — ^ — смград
Количество радиаторов в птичнике
|
6 |
5 • 1 |
0 3 |
ICQ |
|
я = |
|
|
=168 шт. |
|
|
|
2-6,16-0,77(85 - 2 2 ) |
|
|||
|
|
|
|
65 |
|
Мощность |
радиатора |
^ р |
= |
= 0,6 кВт, а мощность |
|
одной панели |
Р„ =0,3 кВт. |
|
|
|
|
Питание радиатора принимаем однофазное 220В с |
|||||
равномерным |
распределением |
всех обогревателей по фа |
|||
зам трехфазной сети 380/220 В. |
|
||||
Нагревательные полосы располагаем внутри 'впадин |
|||||
панелей. Тогда длина одной |
полосы L = 44 см, |
ширина |
|||
т = 3 см, количество полос |
/(=36. Принимаем |
последо |
|||
вательное соединение |
двух |
групп из 18 параллельно |
|||
соединенных полос с толщиной пленки h = 0,15 мм. |
|||||
Удельное сопротивление пленки |
|
||||
|
2202-0,015-3-18 |
|
|||
р = |
44-300-2 |
|
= 1,48 Ом-см. |
|
|
|
|
|
|
||
Нагревательная пленка |
ферросилициевая. |
|
|||
Из расчетного графика |
(рис. 3) видим, что содержа |
||||
ние кремния |
в пленке |
составляет 68%- Выбираем фер- |
5 Заказ 322 |
65 |
1387 |
|
30,34 |
37 |
|
|
sal, |
|
1355 |
Jq? |
|
|
|
05 |
100 |
10 |
|
> контуру] |
|
m |
|
|
4 |
|
ГУ5 |
CM
R12
910 |
'25 |
l\ и /\ |
l\ |
25 |
|
Рис. 16. Панель радиаторного обогревателя.
росилиций |
марки |
Си 75, а в качестве добавки Си 45. |
||
Тогда величина добавки в составе |
||||
|
п |
79(75 - 6 8 ) |
|
1 0 . |
|
P V £ = — 7 5 - 4 5 |
— = |
18,4 в. ч. |
|
Состав |
пленки |
в весовых |
частях: ферросилиций |
Си 75 — 60,6; ферросилиций Си 45 — 18,4; жидкое стек ло — 9—12; вода — 12—9.
Металлоемкость системы обогрева составляет
G= 2-7,2-168 = 2250 кг.
Конструкция панели представлена на рис. 16.
3.Напольные обогреватели для молодняка птицы и животных
При существующих способах и средствах обогрева молодняка, теплофизических параметрах и стоимости ограждающих конструкций помещений использование электроэнергии для местного обогрева в животноводче ских и птицеводческих помещениях вызвано экономиче скими, техническими и технологическими преимущества ми. Это объясняется возможностью сравнительно легкой концентрации тепловой энергии в заданном объеме, удобством контроля и регулирования уровня энергии, высокой точностью и равномерностью обогрева. Боль шие достоинства имеют напольные пленочные обогрева тели. .
Конструкция напольного пленочного обогревателя представляет собой стальную тонколистовую штампо ванную панель,, покрытую снаружи химически стойкой стеклоэмалевой изоляцией, которая защищает ее от возДействий агрессивной среды. Пленочные элементы на носятся равномерным слоем на нижнюю поверхность
панели и защищены от механических |
повреждений. |
В необходимом количестве панели |
размещают на по |
лу в помещениях для выращивания |
молодняка. При |
подведении |
напряжения |
к пленочным элементам |
обо |
||
гревателя через штепсельный |
разъем, |
расположенный |
|||
на боковой |
кромке панели, |
происходит |
равномерный |
||
нагрев верхней рабочей |
поверхности обогревателя. |
|
67
В зависимости от назначения обогревателей электро
подвод к |
панелям |
осуществляется |
с помощью гибких |
|
кабелей |
(обогрев |
цыплят), |
и проводов, расположенных |
|
в трубе или металлорукаве |
(обогрев |
поросят). Для обе |
спечения техники безопасности панели заземляют с по мощью специального вывода, соединенного проводником с заземленным нулевым проводом электрической сети. Особенности конструкции пленочного обогревателя по зволяют соблюдать технику безопасности при подклю чении его на сетевое напряжение. Следует сказать, что все известные конструкции обогревательных ковриков [29, 31] рассчитаны на напряжение до 36 В и требуют
понижающих |
трансформаторов. |
|
|
Напольные |
пленочные |
обогреватели |
выгодно отли |
чаются от известных средств местного |
электрообогрева |
||
(брудеров, инфракрасных |
излучателей, |
обогреваемых |
полов) меньшим расходом электроэнергии, большим сро ком службы, повышенными зоогигненическими и экс плуатационными показателями, транспортабельностью..
Малый вес и высокая термостойкость обогревателя позволяют производить электротермодезннфекцию по верхности панели путем переключения нагревательных элементов с последовательного на параллельное соеди нение для получения температуры до 100°С. Выдержка панели при такой температуре в течение 5—7 мин. сни жает бактериологическую загрязненность обогревателя в 7—10 раз.
Результаты исследований и показатели работы на польных пленочных обогревателей в цыплятниках и сви
нарниках-маточниках положены в основу |
рекомендаций |
по их расчету. |
|
1. Определение оптимальной площади |
обогревателя. |
Площадь обогревателя определяют |
по допустимой |
плотности посадки молодняка п на нем, исходя из зоо технических требований.
Для |
цыплят рекомендуется |
п ^ 2 5 0 гол/м2 , для поро |
||
сят — 20 гол/м2 . |
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
F = — |
м2 |
(18-4) |
|
|
п |
|
|
гце.Ы |
— количество |
молодняка, |
приходящегося на |
|
|
один обогреватель, гол. |
|
68
По |
технологическим требованиям принимают пло |
щадь |
одной панели F„^A,0 м2 , а количество панелей |
вобогревателе Кп= —— шт.
2.Мощность обогревателя рассчитывают для рабо чего режима обогрева и режима электротермодезинфекции.
Удельная поверхностная мощность в рабочем ре жиме
|
№уд. раб = |
|
Ка « в (ta |
|
- tB |
т!п) |
Вт |
|
|
|
|
|
т а х |
— - , |
|
(19.4) |
|||||
где tnmax |
|
|
|
|
|
|
|
см2 |
|
|
— допустимая температура |
обогревателя, не |
|||||||||
|
оказывающая |
отрицательного |
воздей |
|||||||
|
ствия на развитие молодняка, °С; |
|
||||||||
*в |
min— минимально |
допустимая |
температура |
|||||||
|
воздуха в помещении, °С; |
|
|
|||||||
|
аа — коэффициент теплоотдачи с верхней по |
|||||||||
|
верхности панели, Вт/см2 град; |
|
||||||||
|
Ка — коэффициент, |
учитывающий |
теплопотери |
|||||||
|
нагрева пола. |
|
|
|
|
|
||||
Для цыплят t„т а |
х |
= 45—50°С; tB m |
i n — 17°С, для поросят |
|||||||
1птах |
hi nun |
1 |
Л |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
Ка |
|
в среднем |
принимают |
1,07—1,1. |
|||||
Коэффициент |
теплоотдачи |
а в |
с |
точностью |
± 4 % |
|||||
определяют по формуле [10] |
|
|
|
|
|
|
||||
сс„ = [9,21 + |
0,095(f„ - |
Q] • 10-* |
„ В т |
• |
(20.4) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
см2 •град |
|
|
3. Мощность панели в рабочем режиме |
|
|
||||||||
|
|
Pn |
|
= WyR.ps6-F |
Вт, |
, |
|
(21.4) |
||
а мощность обогревателя Р — Кп'Рп |
Вт. |
термодезин |
||||||||
4. Мощность |
обогревателя |
в |
режиме |
|||||||
фекции |
зависит |
от |
|
схемы |
электрического |
соединения |
панелей. Наиболее приемлемы следующие схемы:
1) обогреватель, состоящий из трех панелей, соеди ненных в рабочем режиме в звезду, а в режиме термо дезинфекции — в треугольник. Питание от сети трех фазного тока. Тогда РЦ = ЗР = 9РП Вт;
69
2) обогреватель, |
состоящий из Кп |
панелей, соеди |
||||||||
ненных |
в рабочем режиме |
последовательно |
(каждые |
|||||||
две панели), а в режиме |
термодезийфекщш — парал |
|||||||||
лельно. Питание от сети однофазного |
тока. Тогда |
Рд — |
||||||||
= 4Кп-Рп |
Вт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Выбор состава стеклоэмалевой изоляции произво |
||||||||||
дится по максимальной |
температуре |
обогревателя |
в ре |
|||||||
жиме термодезинфекции. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Р |
~~Ь ^в max |
|
|
(22.4) |
|
|
^птахи. |
~ Т ; |
г, Д |
р |
^ |
^тах' |
||||
где tnmax— |
максимально допустимая |
температура |
стек- |
|||||||
|
|
лоэмали |
при |
заданном |
напряжении |
пита |
||||
|
|
ния, град |
(определяется |
по данным |
гл. 3 |
|||||
tBmax— |
§ |
3); |
|
|
|
|
|
|
|
|
максимальная |
температура |
воздуха |
в по |
|||||||
|
|
мещении, град. |
|
|
|
|
||||
В любом |
случае |
tmax |
необходимо |
принимать |
не пре |
вышающей температуру возгорания подстилки в птич нике, то есть менее 150°С.
|
6. Задаются конструктивными размерами пленочно |
|||||
го |
элемента и |
определяют удельное |
сопротивление |
|||
пленки. |
|
|
|
|
|
|
|
7. Вес обогревателя находят: |
|
|
|
||
|
G=Gn-KB |
= Kn-KP- |
F„{hByn |
+ 2ft„• Yn) кГ, |
(23.4) |
|
где |
Gn — вес панели, кг; |
неучтенной |
площади |
(1,15— |
||
|
Kf — коэффициент |
|||||
|
1,25); |
|
|
|
|
|
hn |
и Yn — толщина и удельный |
вес корпуса |
панели, |
м и кг/м3 ;
и— толщина и удельный вес стеклоэмалевой изо ляции, м и кг/м3 .
Удельный вес находят в табл. 5.
Пример 3. Рассчитать систему местного обогрева с напольными пленочными обогревателями для широко
габаритного птичника |
по данным, приведенным в при |
||
мере 1. |
|
|
|
500Расчет. |
Принимаем |
обогреватель, рассчитанный на |
|
цыплят. |
|
|
|
Площадь обогревателя F= |
= 2 м2 . |
||
|
Р |
250 |
|
70