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
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; |
|||||||||
|
|
"к |
•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