Файл: Кудрявцев И.Ф. Полупроводниковые пленочные электронагреватели в сельском хозяйстве.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.07.2024

Просмотров: 109

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

IV. Э Л Е К Т Р О Т Е П Л О В Ы Е

У С Т А Н О В К И

С П Л Е Н О Ч Н Ы М

О Б О Г Р Е В О М

1 . Обогрев животноводческих помещений

Для иагрева воздуха, при поддержании оптимального микроклимата, можно использовать электрокалорифер­ ную систему и панельный обогрев помещений. Расчеты пленочных нагревателей для этих систем имеют свои особенности в связи с разными условиями теплоотдачи, различными конструктивными и технологическими тре­ бованиями.

Пленочные калориферы. Электрокалориферные систе­ мы обогрева помещений включают в себя следующие основные узлы и устройства: электровеитиляционную установку, пленочный электрокалорифер, систему разда­ точных воздуховодов и аппаратуру управления.'

Калорифер — это теплообменное устройство для по­ догрева воздуха путем принудительного продувания его через нагретые поверхности, в данном случае пленочные нагреватели.

Энергетическое совершенство калориферных устано­ вок зависит от мощности Рк, переданной через теплообменную поверхность калорифера, и мощности Р„, потреб­ ляемой двигателем вентилятора на преодоление сопро­ тивления движению нагреваемого потока воздуха. Коэф­ фициент энергетического совершенства калориферной установки равен

£

=

Р

(1.4)

Коэффициент Е численно

равен количеству

тепловой

энергии, приходящейся

на

единицу механической энер­

гии, затраченной вентилятором. При этом, чем выше коэффициент Е, тем эффективнее теплообменник с энер­ гетической точки зрения.

 

Для электрокалориферов уравнение теплового балан­

са

имеет

вид

 

Р

_ г Г

и _ i \ - «<F ( ' H - ' C P ) - 3 ,6 _ WyAF-3,6

кДж

I

где

L a

— производительность вентилятора м3 /ч;

 

Си

— средняя удельная объемная теплоем­

 

 

кость воздуха, кДж/м3 °С

 

, [

— конечная п начальная температуры воз­

 

 

духа в калорифере, °С;

сс— коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м2 °С;

tcp

и и 7

у д

— средняя

температура

и удельная

поверх­

 

 

 

 

 

ностная

мощность

пленочного

нагрева­

 

 

•' F

теля, °С и Вт/см2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

—

активная

поверхность

нагревателя, см2 ;

 

 

г|т

—

тепловой к. п. д. калорифера.

 

Среднюю

температуру

находят

по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

±

 

i J_ i

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<-к

I Ьц

0

 

 

 

 

Затраченную мощность на прокачивание воздуха че­

рез калорифер определяют по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HLa

 

 

кВт

 

(3.4)

 

 

 

 

 

 

102-3,6т)д в т|п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Я

— сопротивление

проходу

воздуха в

системе

 

 

 

обогрева, кгс/м2 ;

 

 

 

 

 

 

 

%

B

I

1"1в — к. п. д. двигателя

и

вентилятора.

Сопротивление

проходу

воздуха

в

системе

находят

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я

=

Яд,,, +

Я с т

=

 

 

(1 +

2е) +

IR

кгс/м2 ,

[(4.4)

где

V и у — скорость и удельный вес, м/с и кгс/м3 ;

 

R и I

—

удельное

 

сопротивление и

длина возду­

 

 

 

 

 

ховода, кгс/м3 и м;

 

 

 

 

 

 

 

2е —

сумма потерь в

калорифере и

местных

 

 

 

 

 

сопротивлениях

воздуховода.

 

Анализ понятий, положенных в основу теплового

баланса

и

коэффициента

энергетического

совершенства

калориферной установки, позволяет сделать следующие выводы, необходимые для разработки и создания новых калориферных систем обогрева.

1. Расход электроэнергии на нагрев воздуха в кало-

56

рифере зависит от теплопропзводительностп и теплопотерь в окружающую калорифер среду и не зависит от конструктивных особенностей пленочных нагревателей.

2. Конструкция пленочных нагревателей и их пара­ метры оказывают влияние на коэффициент энергетиче­ ского совершенства и стоимость калорифера.

При этом коэффициент энергетического совершен­ ства калорифера Е увеличивается с уменьшением потерь напора Я с т воздуха в системе. Снижение Я с т дости­ гается за счет уменьшения площади электронагревате­ лей, что способствует снижению стоимости и размеров установки.

Однако уменьшение площади нагревателей, как вид­ но из формулы (2.4), приводит к увеличению удельной поверхностной мощности WyR, а следовательно, и к по­ вышению температуры tn_

Рассматривая уравнение теплового баланса (2.4), можно видеть, что для ограничения температуры нагре­ вателя необходимо соответствующее увеличение коэффи­ циента теплопередачи а калорифера.

Коэффициент теплопередачи а зависит от темпера­ туры, скорости и вязкости воздуха, линейных размеров нагревателей, ширины каналов между ними и других факторов. Определение коэффициента а наряду с опре­ делением электрических и термических параметров пле­ ночных нагревателей является необходимым условием расчета.

 

Расчет калорифера с пленочными нагревателями ре­

комендуется производить в следующем порядке.

 

 

1. Электрическая мощность калорифера определяется

j n

соотношения

 

 

 

 

 

Р = - А -

=

1 ° С ^ К ~ *н ) Вт,

(5.4)

 

 

 

3,6г|т

 

3,6г|т

 

где

ч L B

—

производительность калорифера, м3 /ч;

 

Cv

—

удельная объемная теплоемкость

воздуха,.

 

и tx

 

кДж/м3

°С;

 

 

 

—

начальная и конечная температуры воз­

 

 

 

духа в калорифере, °С;

 

 

11т —

тепловой к. п. д. калорифера.

 

 

При теплоизоляции внутренних стенок корпуса кало­

рифера можно принять

 

T i T =0,9-^0,99.

 

57

2. Количество нагревателей в поперечном сечении прохода воздуха через калорифер

 

« 1

=

 

, ,

,

шт,

(6.4)

 

 

 

а + It

 

 

 

где т — ширина окна калорифера, см;

 

 

d — щелевой канал между

электронагревателями,

 

см;

 

 

 

 

 

 

 

 

h — толщина электронагревателя, см. Рекоменду­

 

ется принимать rf = 0,5 см и выше.

 

3.

Весовая скорость воздуха в калорифере

 

 

Vy=

3600-Дк

кгс/м

-с,

(7.4)

 

 

Ь а У

 

 

а

 

 

где

/ ж — живое сечение калорифера, см2 .

 

 

y Y =

^>Y

 

кгс/м2 .с,

(8.4)

 

3600(т/1а

—

htij)

 

 

 

где hi — высота окна калорифера, см.

4. Коэффициент теплопередачи калорифера а опре­ деляется по графику (рис. 14) для средней температуры воздуха путем экстраполирования граничных кривых.

5. Активная площадь

нагревателей

 

F =

 

см2 ,

(9.4)

^^•(fn.

ДОП

^ср)

 

где ^п.доп — допустимая температура нагревателя, °С; К — коэффициент, зависящий от условий об­ дува электронагревателей (для одиноч-

'ных панелей Я=1,0, для спаренных па­ нелей /(=0,6).

6.Количество электронагревателей по высоте кало­ рифера

я в = А - ш т - '

< 1 0 - 4 )

к

 

где /г2 — высота электронагревателя, см

(рекомендует­

ся принимать не более 40 см).

 

58

Рис. 14. Зависимости коэффициента теплопередачи пластинчатого ка­ лорифера от весовой скорости воздуха при различных средних температурах его.

7. Количество нагревателей по длине калорифера

 

п3 =

F

—

шт,

(11.4)

 

 

 

2»!•п2 •По•I

 

 

где / — длина

нагревателя,

см

(рекомендуется

прини­

мать не более 40 см).

 

 

8. Общее количество нагревателей в калорифере

 

п = n1-n2-ns

шт.

(12.4)

9. Расчетная

мощность

нагревателя

 

 

/>„ =

—

Вт.

(13.4)

 

 

•п

 

 

После расчета определяютудельное электрическое сопротивление пленочного нагревательного элемента и состав пленки по приведенным выше формулам и про­ изводят конструктивную проработку нагревателя.

Для примера произведем расчет калорифера с пле-

59

ночными нагревателями для современного широкогаба­

ритного

птичника..

 

 

 

 

Пример 1.

Рассчитать

пленочный

калорифер

для

электрокалориферной установки

широкогабаритного

птичника

на 20 ООО цыплят

ремонтного

молодняка

(ти­

повой проект № 05-136-8к Гипросельхоза). При расчет­ ной наружной температуре tu =—20°С теплопотери по­

мещения

составляют

QPLTT — 420 ООО кДж/ч.

При раннем

возрасте

птицы

воздухообмен в помещении

составляет

L B

=1200

м3 /ч и устанавливаются

дополнительно элек­

тробрудеры Б-4 в количестве 39 шт.

 

 

калорифера

 

Расчет.

Исходя

из

теплового

баланса

 

 

 

помещения

определим

общую теплопроизводительность

 

 

 

Qk =

QTO +

Q B» — Qt,p — Qnt — QTO +

LACv(tn

— £„) —

-

3600P6 P .„ -

gGuN = 420000 +

1200-1,25(22 +

20) -

 

-3600 • 1,2 • 39 -

56,5 • 0,075 • 20 000 =

2 3 0 0 0 0 ,

где

P6P

 

— мощность брудера, кВт;

и

 

 

ч

 

q и Ga — удельные

теплопотери

вес суточного

 

 

 

цыпленка, кДж/кг ч и кг;

 

 

 

 

 

/„ — температура

воздуха внутри

помещения,

 

 

 

°С;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С а

— средняя

объемная

теплоемкость

воздуха,

 

 

 

кДж/м3 град.

 

 

 

 

 

 

 

Электрическая

мощность

калорифера

(при тепловом

к. п. д. 11г

=0,985)

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

=

 

230 000

 

„

 

 

 

 

 

 

 

Рк

 

 

 

= 65 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

3600-0,985

 

 

 

 

 

Ширину и высоту окна калорифера принимаем рав­ ными 0,6 м, размер щелевого канала между нагревате­ лями 0,05 м, толщину спаренного нагревателя 0,01 м.

Количество нагревателей в поперечном сечении ка­ лорифера

я, =

0,6 — 0,05

п о

 

-

-

= 9,2 шт.

. '

 

0,05 +

0,01

 

(Следовательно,

необходимо 10 шт).

60

Смотрите также файлы