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

книги из ГПНТБ / Кудрявцев И.Ф. Полупроводниковые пленочные электронагреватели в сельском хозяйстве

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.07 Mб
Скачать

Высоту 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;

 

minминимально

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

= 4Кпп

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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ