Файл: Шустов, В. А. Применение электронагрева в сельском хозяйстве.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 31.10.2024

Просмотров: 102

Скачиваний: 0

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

В. А. ШУСТОВ

ПРИМЕНЕНИЕ

ЭЛЕКТРОНАГРЕВА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

МОСКВА «КОЛОС» 1973

631.3 Ш 97

УДК 621.365:63

/3SSO-

Шустов Вячеслав Александрович.

Ш 97 Применение электронагрева в сельском хозяй­ стве. М., «Колос», 1973.

128 с. с ил.

 

В книге приводятся

материалы

по

применению

электротепла

в

животноводстве н растениеводстве.

П о д р о б н о изложены

методы

расчета и выбора электрических тепловых установок.

Д а н а

эконо­

мическая

эффективность

их применения.

 

 

 

 

Книга

предназначена

для сельских

электриков,

 

 

 

0424—319

 

 

 

 

 

Ш

035(01)—73 215-73

 

 

 

631.3

Редактор

Г, М . М и к а я.

Х у д о ж н и к

И . В .

Ш н е й д е р.

Художественный

редактор

Л . М. В о р о н ц о в а . Технический

редактор В. А. З о р и н а ,

Корректор Д . Е, Т к а ч е в а<

 

 

 

 

Сдано в

набор 22/VI 1973

г. Подписано

к печати

1/Х 1973

г.

Формат

84X108V3J. Бумага

тип. № 3. Усл.-печ.

л .

6,72. Уч.-нзд. л, 6,44.

И з д . М> 5. Т и р а ж 30 000 экз . З а к а з Nn 6497. Цена

20 коп.

 

Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Колос», 103716, ГСП, Москва, К-31, ул . Д з е р ж и н с к о г о , д . 1/19.

Типография

им. Смирнова Смоленского облуправления издательств,

полиграфии

и книжной т о р г о в л е г, Смоленск, пр. им. Ю. Гагарина, 2.

(6) Издательство «Колос», 1973


ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПОДСЧЕТАМ ЭЛЕКТРОТЕПЛА

Системы тепловых единиц измерения

В системе единиц «СИ» (система интернациональ­ ная) за системную единицу количества теплоты, соглас­ но ГОСТ 9867—61, принимается 1 Джоуль (Дж) .

При нагреве какого-либо материала, воздуха или воды имеет значение в е с о в о е к о л и ч е с т в о , или,

что то же самое, его м а с с а ,

или его с т а н д а р т н ы й

в е с . Оно выражается всегда

в кг (в отличие от

с и л ы

т я ж е с т и , или н а г р у з к и ,

или и с т и н н о г о

в е с а ,

которые всегда выражаются в Н или в кГ).

В качестве единицы количества теплоты в науке и технике получила весьма широкое распространение меж­ дународнаякалория (кал), допущенная упомянутым ГОСТ к применению как внесистемная единица.

В соответствии с ГОСТ 8550—61 калория получила определение:

1 кал = 4,1868 Дж (точно);

1

кал = 4,19

Дж (округленно);

1

Дж = 0,24

кал = 1

Вт-с

1 кДж = 0,24 ккал =

1кВт-с;

4 ккал = 4,19-103 Дж = 4,19 кДж.

Внесистемные единицы и пересчет их в системные единицы. Далее проводятся соотношения единиц «СИ» с внесистемными единицами для некоторых удельных тепловых величин.

 

Удельная

теплоемкость (массовая, весовая)

1

ккал/кг-°С = 4,19 кДж/кг-°С = 4,19-103 Дж/кг-°С;

1

кДж/кг-°С =

0,24-ккал/кг-°С;

1.' Дж/кг • °С =

0,24 • 10~3- ккал/кг • "С.

3

 

 

Тепловой поток (тепловая мощность)

1

кал/с=4,19 Дж/с = 4,19 Вт;

 

 

 

 

 

3600

 

 

1

Вт =

1 Дж/с = 1 •

кДж/ч = 3,6 кДж/ч;

 

 

 

1000

 

1

ккал/ч = 4,19 кДж/ч = 4,19- • 3 6

Q Q

Вт = 1,16 Вт;

1

Вт = 0,860 ккал/ч;

 

 

 

1

кВт = 3600 кДж/ч = 860 ккал/ч.

 

 

 

Коэффициент

теплопередачи

1

ккал/м'-ч-°С=4,19

кДж/м'-ч-а С =

1,16 Вт/ы'-°С;

1

Вт/м=-°С = 0,860 ккал/м»-ч-°С =3,6 кДж/м'-ч.°С;

1

кВт/м»-°С = 860 ккал/м2 -ч-°С = 3600 кДж/мЗ-ч-°С.

 

 

Термический эквивалент работы (тепловая энергия)

1

Вт-с =0,24 кал = 1 Дж;

 

 

1

Вт-4 = 0,24-3600 = 860 кал;.

 

 

1

кВт • ч = 860 ккал = 3600 кДж.

 

 

 

 

 

Мощность

механическая

1

Вт =

1 Дж/с = 1 Н-м/с = 0,102

кГм/с;

1

кГм = 9,81 Вт;

 

 

 

1

кВт = 1 кДж/с = 1 кН-м/с = 102 кГм/с.

Примеры

1. Удельная теплоемкость воды Во внесистемных единицах:

с= 1 ккал/кг-°С —1 кал/г-°С.'

Всистеме «СИ»:

с= 4,19 кДж/кг-°С = 4,19 Дж/г-°С.

2.Удельная теплоемкость сухого зерна Во внесистемных единицах:

Сзс = 0,37 ккал/кг-°С.

Всистеме «СИ»:

Сзс = 4,19-0,37 кДж/кг-°С = 1,55 кДж/кг-°С = 1,55 Дж/г.°С.

Подсчет необходимого количества тепла

Чтобы рассчитать любое электрическое нагреватель­ ное устройство, необходимо знать: количество материа­ ла, подлежащего нагреву; удельную теплоемкость ма­ териала; начальную и конечную температуры нагрева; время, в течение которого должен быть нагрет этот ма­ териал.

4


Для определения сечения и длины проволоки нагре­ вательного устройства, например элементного нагрева­ теля, нужно знать напряжение электрической сети.

 

Потребное

количество

тепла

для нагрева

материа­

ла с учетом потери тепла

в окружающую среду

опреде­

ляют по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

kGc(tK-t„)

У

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

G-

 

 

 

 

 

вещества, масса, кг;

 

а —•весовое количество

 

 

с-

•удельная теплоемкость материала, ккал/кг-°С;

 

 

 

•начальная температура

материала, °С;

 

 

•конечная

температура

материала, °С;

равным

 

 

к-

• коэффициент запаса,

 

принимаемый

 

 

 

1,1-1,3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•к.п.д. нагревательной

установки

или прибора

 

 

 

. (0,92—0,95);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч — время нагрева

материала, ч.

 

 

 

Мощность нагревательной установки или прибора (во

внесистемных

единицах)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

860'

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

860—термический

эквивалент

 

работы

(ккал/кВт-ч).

 

В системе единиц

«СИ»

Q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р=

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3600

 

 

 

 

 

где

Q2 — потребное-количество

тепла, кДж/ч. Эту вели­

чину

находят

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q2

 

kGc(tK-t„)

 

 

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

1)Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь

с — удельная

теплоемкость,

кДж/кг-°С.

 

Удельная теплоемкость

(ккал/кг-° С)

 

некоторых

материалов

Алюминий . . .

 

0,22

 

Машинное масло

0,4

Вода

 

 

 

1,0

 

 

Медь . . .

 

0,094

Воздух . . . . .

 

0,24

 

 

Нейзильбер

 

0,095

Дерево . .

 

0,57—0,65

Никель . . .

 

0,11

Древесный

уголь

 

0,20

 

 

Песок

сухой

 

0,17-0,22

Зерно

влажное .

 

0.55

 

 

Свекла . . .

 

0,90

Зерно

сухое . .

 

0,37

 

 

Свинец

0,031

5


Каменный уголь . . . .

0,30

Солома

 

0,55

Картофель

0.86

Сталь

0,12

Кирпич строительный

0,22

Стекло

. .

0,20

Латунь

0,092

Хлопчатобумажная ткань

0,60

Лед

0,5

Цинк

0,094

Чтобы получить

удельные теплоемкости в

системе

«СИ» (кДж/кг-°С), необходимо указанные

величины

умножить на 4,19.

 

 

 

 

При расчетах .можно пользоваться следующими мак­ симальными температурами (°С) поверхностей прибо­ ров:

для закрытых плиток

 

 

300—400°С

для кипятильников

 

 

150—200°С

для комнатных печей

 

,. . •

70—80°С

для лабораторных печей

 

800—900°С

Определение

потребной

электрической

мощности

установки

 

 

 

 

Нагреватели мощностью до 1 кВт обычно выполняют

о д н о ф а з н ы м и , при большей

мощности — т р е х ф а з ­

н ы м и .

 

 

 

 

Активная

мощность

трехфазного

переменного тока

 

р_ УЪ ил1л cos у

/д\

 

 

Юз

^ '

Коэффициент мощности (cosqp) нагревательной уста­ новки примерно равен 1. Активную мощность лучше вы­

ражать через однофазные величины, то есть

 

 

Юз .

юзяф *

'

где £ / ф : фазное

напряжение,

В;

 

/ ф т о к в фазе, А;

 

 

Яф — активное

сопротивление на фазу, Ом.

 

В общем виде сопротивление на одну фазу трехфазного тока

* * = w -

( 7 )

При соединении нагревательных элементов в звезду


При соединении

нагревательных

элементов в тре­

угольник

.

S у

Величина тока в одной фазе трехфазной сети

 

 

/ ф - ^ ф " -

 

 

 

( 1 0 )

В формулах

(5) — (10)

учитывают потери в окружаю­

щую среду (формулы (2),

(3) и

(4).

 

 

На практике сечение проволоки нагревателей опре­

деляют по допустимой плотности тока

 

 

 

 

5 Ф = ^ ,

 

 

 

(11)

 

 

 

о

 

 

 

 

где

б — допустимая плотность тока,

А/мм2 . Для нихро-

мовой проволоки 6=4—10 А/мм2 .

 

 

 

Так как величина сопротивления

проволоки

 

 

 

Р

р/Ф •

 

 

 

 

 

 

Аф —— ,

 

 

 

 

 

 

 

6 Ф

 

 

 

i .

где

р — удельное сопротивление

провода,

Ом-мм2 /м, то

искомая длина

провода на одну

фазу

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

Удельный расход электроэнергии'

 

 

 

 

 

у=— G

кВтч/кг.

 

-

(13)

Для

детальных

расчетов

нагревательный

провод

сле­

дует выбирать по таблице для нихромового нагрева­ тельного провода.

В таблице 1 приведены нагрузки для расчетных тем­ ператур ^расч нагрева нихромовой проволоки круглого сечения, подвешенной горизонтально в спокойном воз­ духе.

При постоянном или однофазном токе, при заданной величине удельной мощности нагревательных приборов потребную мощность определяют по формуле