Глава 30 применение электрической энергии для нагрева

30.1. Электрические источники тепла

В сельском хозяйстве электрический нагрев можно использо­вать в самых разнообразных технологических процессах в живот­новодстве, растениеводстве, производственных помещениях.

Мясо-молочное производство: нагрев воды в моечных и кор­мокухнях, на доильных площадках, в системах автопоения, груп­повых поилках (при беспривязном и бесстаночном содержании животных), электропаровая стерилизация доильного оборудова­ния, запаривание сочных кормов, картофеля, пастеризация мо­лока, сливок и обезжиренного молока, местный обогрев пола в репродуктивных свинарниках, обогрев площадок для поросят-отъемышей, местный обогрев пола на скотных дворах, вентиля­ция с подогревом свежего воздуха в репродуктивных свинарни­ках, телятниках, обсушка новорожденных животных.

Птицеводство: инкубация, отопление и вентиляция помеще­ний, обогрев птичников, подогрев воды в поилках.

Пчеловодство: выводок деток, обогрев ульев, распечатка со­тов, выпаривание вощины.

Растениеводство в открытом грунте: яровизация картофеля, тепловое протравление семян, сушка зерна и семян на селекци­онных станциях, сушка плодов, овощей, грибов, хмеля, активное вентилирование сена подогретым воздухом, ферментация чая и табака.

Растениеводство в закрытом грунте: обогрев зимних и весен­них парников для выращивания рассады, овощей, хлопка, таба­ка, сеянцев цветов, черенков садовых культур, обогрев теплиц, дозревание помидоров, стерилизация почвы и рассадопосадоч­ного материала.

Сельскохозяйственные мастерские: горячая промывка трак­торных деталей, регенерация масел, вулканизация резины, на­плавка деталей, сварка и т. д.

Из перечисленных процессов некоторые практически нельзя осуществить без электронагрева: инкубация яиц птицы, местный электрообогрев скота и птицы, электросварка, электрообогрев в парниках и теплицах и др.

Электрические нагревательные установки обладают высоким коэффициентом полезного действия, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, компактны, легко поддаются автома­тизации, обеспечивают высокий уровень технологического про­цесса, требуют меньших затрат труда обслуживающего персона­ла, менее пожароопасны, более полно соответствуют требовани­ям производственной гигиены и санитарии.

Разнообразие конструкций нагревателей объясняется раз­личием режимов работы, назначения, мощности и других ус­ловий. В большинстве случаев нагреватели изготовляют с электрической изоляцией и защитными устройствами, поэто­му они безопасны в работе и могут применяться для нагрева любых, в том числе и агрессивных сред. Герметизация нагре­вательных сопротивлений от воздуха и нагреваемых сред по­зволяет значительно удлинить срок службы сопротивлений и не влиять на сами среды. Различают открытые, закрытые и герметические нагреватели.

В открытых нагревателях нагревательные сопротивления от­крыты для доступа воздуха или нагреваемой среды. Их применя­ют в электрических печах, электробрудерах, калориферах, обо­гревателях почвы в парниках и других установках, если это до­пускается технологией нагрева, условиями безопасности, срока­ми службы. Открытые нагреватели применяют также в высокотемпературных установках с лучистой теплоотдачей. Пре­имущества таких нагревателей: простота устройства и хорошие условия теплоотдачи. Для увеличения механической прочности проволочные нагреватели размещают на керамических трубках или стержнях.

В закрытых нагревателях нагревательные сопротивления раз­мещены в защитном кожухе, предохраняющем их от механичес­ких воздействий и нагреваемой среды, а в герметических — и от доступа воздуха. В закрытых и герметических нагревателях со­противления изолируются от защитного кожуха термостойкой электроизоляцией (фарфор, кварцевый песок, периклаз, термо­стойкий миканит), которая одновременно служит для фиксации, а иногда и герметизации нагревательных сопротивлений.

Широко распространены унифицированные герметические трубчатые электронагреватели — ТЭНы (рис. 30.1), которые удовлетворяют условиям большинства тепловых процессов в жи­вотноводстве.

ТЭНы применяют в водонагревателях, калориферах, установ­ках лучистого нагрева, электрообогреваемых полах и др. Нагре­ватель состоит из металлической трубки, в которую вмонтирова­на нихромовая спираль. Концы спирали приварены к выводным шпилькам, которые служат для подключения ТЭНа к сети. Мате­риал трубки выбирают в зависимости от ее рабочей температуры и условий работы. Спираль изолируется от стенок трубки наполнителем из периклаза (кристаллическая окись магния MgO), об­ладающего хорошими электроизоляционными свойствами и теп­лопроводностью. После засыпки наполнителя трубку опрессовы-вают. Под большим давлением периклаз превращается в твердый монолитный материал, надежно фиксирующий и изолирующий спираль внутри трубки. Опрессованная трубка может быть изог­нута для придания нагревателю необходимой формы. Торцы трубки герметизированы огнеупорным составом и изолирующи­ми втулками.

К преимуществам ТЭНов относятся их универсальность, на­дежность и безопасность обслуживания. Нагревательная спираль изолирована от наружной трубки, поэтому ТЭН можно поме­щать непосредственно в нагреваемую среду (вода, молоко, обрат, соли, металлы). Вследствие герметизации спиралей от воздуха срок службы нагревателей заводского изготовления до 10 000 ч, они ударовибропрочные. Рабочая температура наружной поверх­ности ТЭНов может достигать 700 °С.

В сельском хозяйстве применяют ТЭНы мощностью 5 Вт...15 кВт с длиной заготовки 250...6300 мм, наружным диамет­ром 7...19 мм и номинальным напряжением 12...380 В в одно-или трехэлементном исполнении.

Для получения невысоких температур нагрева (до 4О...5О°С) применяют специальные нагревательные провода и кабели типов ПОСХВ и ПОСХП. Нагревательный провод представляет собой проволоку из материала с большим удельным электрическим со­противлением, покрытую теплостойкой изоляцией.

Нагревательные кабели в отличие от проводов покрыты обо­лочкой, защищающей их от механических повреждений и агрес­сивных сред.

Для обогрева молодняка сельскохозяйственных животных це­лесообразно использовать керамический нагреватель ЭН-0,75И1. Он представляет собой керамическую плитку, внутри которой за­мурован электронагревательный элемент из проволочной нихро-мовой спирали. Нагреватель монтируют в защитном кожухе с от­ражателем, между которыми для уменьшения тепловых потерь проложен теплоизоляционный материал (базальтовое волокно). Мощность нагревателя 375 Вт, напряжение питания 220 В.

Электродные электрические нагреватели применяют для на­грева воды и почвы. В них нагрев среды, обладающей электро­проводностью и находящейся между электродами, происходит в результате прохождения через нее электрического тока.