Электронагревательные установки

Методические указания для решения задач 2 и 3

Технические данные элементных электроводонагревателей

Таблица 13

Тип	Мощ-ность кВт	Производи-тельность, л/ч	Температура воды или пара 0С	Тип	Мощ-ность кВт	Произво-дите-льность, л/ч	Темпера- тура воды или пара 0С
Емкостные электроводонагреватели
УАП-100/0,2			16…20	УАП-800/0,9			85…90
УАП-100/0,4			40…45	УАП-1600/0,2			25…30
УАП-200/0,9			40…45	УАП-1600/0,9			85…90
УАП-100/0,9			85…90	УНС-10	1,25		80…85
УАП-400/0,9			85…60	УНС-40	1,25		80…85
УАП-600/02			16…20	УНС-60	1,25		80…85
САОС400/90-И1				САОС-800/90-И1
Проточные электроводонагреватели
ЭПВ-1			85. ..90	ВНС-600/02			16.. .20
ЭПВ-2А			85. ..90	ВЭП600	10,5
ЭПВ-3			85. ..90	САЗС-400/90-И1			90...95
ВНС-300/0,2			16.. .20	САЗС-800/90-И1			90.. .93
ЭВ-Ф-15А			30.. .70

Горячая вода необходима для многих технологических нужд (ото­пление помещений и других).

Мощными потребителями тепловой энергии являются животновод­ческие комплексы, которые получают тепло от централизованных элек­трокотельных или от водонагревателей и котлов, установленных по месту водопотребления.

Выбор электроводонагревателей по мощности осуществляют, исхо­дя из условия:

ΣP_н ≥ Р_расч.

где ΣP_н , Р_расч. - суммарная установленная и расчетнаая мощность электроводонагревателей, кВт.

Расчетную мощность (кВт) определяют:

1) для емкостных водонагревателей

где Qсут - суточное потребление тепловой энергии, кДж;

3600 - тепловой эквивалент мощности, кДж/кВт -ч;

Т - суточная продолжительность работы теплогенерирующей уста­новки, ч;

ηвн - коэффициент полезного действия водонагревателя (0, 85. ..0,9);

2) для проточных водонагревателей

где К₃ - коэффициент запаса мощности (1,1. ..1,2);

Qmaxч - максимальное часовое потребление теплоты, кДж * ч^-1

3) для циркуляционной системы автопоения животных

Количество теплоты Q, кДж, необходимое для нагрева воды, опре­деляют по формуле:

где Q - теплоемкость воды, кДж * кг^-1 * ^oC^-1

C = 4,19 кДж * кг^-1 * ⁰С^-1

t_r, t_x - температура горячей и холодной воды, °С;

m - масса нагреваемой воды, кг.

Суточный расход воды (кг) определяют по формуле:

m_сут = ai*Ni*p/ή_т/c

где аi, - суточная норма расхода воды на 1-й процесс в сутки (табли­ца 14), м³ * сут^-1

Ni - число i-х потребителей;

р - плотность воды, р = 1000 кг * м^-3;

ήтс - КПД тепловой сети (для емкостных и проточных электрона­гревателей η_тс = 0,8. ..0,9, для циркуляционной системы автопоения η_тс = 0,5. ..0,7.

Воду сначала нагревают до температуры 70...90°С, а затем смеши­вают с холодной до получения необходимой температуры.

Между расходом горячей и смешанной воды существует зависи­мость

где m _гор, m _см- расходы горячей и смешанной воды, кг • ч

t _г, t _х, t _см — соответственно температура горячей, холодной и смешанной воды, °С.

Технические данные элементных водонагревателей, применяемых в с.-х. производстве, приведены в таблице 13.

Температуру воды для поения животных принимают в следующих пределах:

- для коров- 8...12°С,

- для телят- 14...16°С,

- для свиней-10...16°С,

- для поросят- 16...20°С.

Температуру воды для производственных нужд принимают: для мойки молокопроводов, молочной посуды, шлангов 55...65°С; для под­мывания вымени у коров -37...38°С; для приготовления кормов -40...65°С; для отопления вспомогательных помещений - 70...95°С.

Таблица 14

Нормы потребления горячей воды и пара

Животные	Нормы потребления
	Горячей воды на мойку оборудования, дм3/сут.	Пара низкого давления, кг/сут	Воды на поение, Дм3/сут.
Коровы дойные
Быки и нетели
Телята, молодняк			10...25
Свиноматки с приплодом		0,71
Свиноматки холостые		0,45
Свиньи на откорме		0,55

Методика расчета параметров и выбор различных типов водонагре­вателей приводится в примерах 3, 4,5.

.

Пример 3. Выбрать электрический водонагреватель для подогрева воды до 16°С в циркуляционной системе автопоения телятника на 365 голов.

Исходные данные: суточная норма расхода воды на поение одного теленка 10 дм³ * сут^-1, температура вода в водопроводе + 5°С, а = 10 дм³ *сут^-1, tг =16°С,tх = 5°С.

Решение. 1. Определяем суточный расход воды на поение телят, кг * сут^-1:

где Ксут - коэффициент суточной неравномерности водопотребления

Ксут =1,2…1,3

2. Часовой расход воды на поение составит

m_сут = К_ч * m_сут/Т

где Кч - коэффициент часовой неравномерности водопотребления, Кч = 1,6.. .2,5

^-1

3. Определяем расчетный часовой максимум тепловых нагрузок, кДж • ч^-1

Qmax ч = m_ч *с(t_r – t_x)

Оmахч = 730 • 4.19(16 - 5) = 33645,7 кДж • ч^-1

4. Расчетная мощность электронагревателя, работающего в циркуляционной системе автопоения животных:

5. Пользуясь таблицей 13, к установке принимаем водонагреватель САЗС-400/90-И1,

Рн = 12 кВт, который обеспечивает необходимый часовой расход воды.

6. Для управления водонагревателем выбираем электромагнитный пускатель со степенью защиты 1Р44 (телятник - особо сырое поме­щение).

I_ном,п, ≥ I_н.в.,

По справочнику выбираем электромагнитный пускатель второй величины ПМЛ-223002 с кнопками «Пуск» и «Стоп» и сигнальными лампами, Iном.п. = 25 А тепловое реле РТЛ-102204 с пределами регулирования силы тока несрабатывания 18...25А.

7. Выбираем предохранители для защиты нагревательных элементов от токов короткого замыкания.

Выбор предохранителей выполним по условию

I_пл.в. ≥ I_р; I_пл.в. ≥ 18,25A.

Из справочника видим, что силе тока I_пл.в. = 20 А соответствует предохранитель ПРС-20 на напряжение U = 380 В.

8. Для питания водонагревателя выбираем провод АПВ-660 и предусматриваем проложить его в винипластовой трубе.

Определяем площадь сечения провода по условию допустимого на­грева I_доп ≥ 18,25А.

Ближайшему большему току 19 А со­ответствует площадь сечения F = 2,5 мм².

Полученные данные силового электрооборудования водонагревательной установки сводим в таблицу 15.

Таблица 15

Тип электроводонагревателя	Мощность, кВт	Сила тока, А	Аппаратура управления и защиты	Марка, количество и площадь сечения провода, вид прокладки
САЗС-400/90-И1		18,25	ПМЛ-223002 РТЛ- 102204 ПРС-20	АПВ-660(4x2,5) ск. труба

Пример 4. Выбрать емкостной электроводонагреватель, работаю­щий в принудительном режиме электроснабжения, предназначенный для подогрева воды перед выпойкой коров в коровнике на 400 голов.

Исходные данные для расчета: суточная норма расхода воды для поения одного животного 65 дм³*сут^-1; продолжительность нагрева 4,5 часа; tx = + 8°С, tr = 90°С, tcm = 12°С.

Решение.1. Определяем суточный расход воды на поение:

^-1

2. Определяем суточный расход горячей воды, кг * сут^-1:

^-1

3. Определяем количество теплоты для нагрева воды, кДж:

Q = c*m_гор (t_r – t_x) = 4.19 * 1585.37(90-8)=544699.98 кДж

4. Суммарная расчетная мощность электронагревателей составит:

К установке принимаем 2 электроводонагревателя САОС 800/90-И1, ΣP_н = 36 кВт.

5. Выбор пускозащитной аппаратуры и питающего провода (см. пример 3).

Пример 5 . Выбрать проточный водонагреватель, работающий по свободному графику электроснабжения, предназначенный для подогрева воды на технологические нужды коровника на 400 голов.

Исходные данные для расчета: суточная норма расхода воды для подмывания вымени у коров 15 дм³ * сут^-1; на одну голову при температуре tг = + 38°С. Температура воды в водопроводе tх = + 5°С.

Решение.1. Определяем суточный расход воды на подмывание вы­мени у коров, кг • сут^-1:

^-1

2. Часовой расход, кг •* ч^-1, воды составит:

^-1

(Кч - коэффициент неравномерности суточного водопотребления, Кч= 1,6...2,5).

3.Расчетный часовой максимум тепловых нагрузок, кДж • ч^-1 определяем по формуле:

Qч = с * mч (tr - tx) = 4,19 • 555,56(38 - 5) = 76816,7 кДж * ч^-1

4.Определяем суммарную расчетную мощность электроводонагревателя, кВт:

5. К установке принимаем два проточных электронагревателя ЭВ-Ф-15А, суммарной мощностью 30 кВт, обеспечивающих необходи­мый часовой расход теплой воды (табл.13).

6. Выбор пускозащитной аппаратуры и питающего провода (см. пример 3).

Электронагревательные установки для создания и регулирова­ния микроклимата

Изучая данную тему, надо ознакомиться с техническими данными нового электротермического оборудования. Для управления электрока­лориферами применяются тиристорные устройства управления типа «Электротерм ППУЗ». Силовая часть этого устройства выполнена на диодно-тиристорных модулях, система управления которыми реали­зована с помощью интегральных микросхем. Такие устройства обес­печивают плавное регулирование мощности электронагревателей, калориферов от 0 до 100% номинальной мощности. По сравнению с релейно-контактной системой управления расход электроэнергии сни­жается на 20%.

Для обогрева полов животноводческих помещений и почвы теплиц освоен выпуск новых нагревательных кабелей КНРПВ и КНРП с изоляцией из кремнеорганической резины с наружной оболочкой из поливинилхлоридного пластика. Выпускается новый нагревательный про­вод типа ПНВСВ.

Электрообогреваемые полы широко применяют в свинарниках, птичниках и теплицах. Наибольшее распространение получили полы с применением нагревательных проводов ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ и ПНВСВ. Конструкции пола показана на рис. 19.5 (Л-2) и рис. 10.6 (Л-1). Исходные данные для расчета электрообогреваемого пола при­ведены в таблице 9.5 (Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектиро­вание) и Л-1. с. 325.

Пример 6. Рассчитать электрообогреваемый пол в птичнике, в ко­тором содержится 12000 цыплят в возрасте 30 дней. Нагревательные элементы выполнить проводом ПНВСВ. Электрообогреваемый пол раз­бить на два самостоятельных участка.

Температура пола t_п = 35°С, температура воздуха в птичнике t_в = 21°С. Удельная обогреваемая площадь пола fуд = 0,03 м²/гол.

Решение. 1 . Общая площадь обогреваемого пола

F = fуд * N = 0,03 * 12000 = 360 м²

2. Удельная мощность пола

где а - коэффициент теплоотдачи, около 10 Вт/(м² * °С);

ή - КПД обогреваемого пола, равный 0,75. ..0, 85.

3. Общая мощность пола

Р = Руд * F *10^-3 =175 * 360 * 10^-3 = 63 кВт.

4. Обогреваемый пол разбиваем на самостоятельные трехфазные
секции (обогреваемые участки) и тогда:

4.1. Мощность, кВт, на одну фазу одной секции:

, где n – количество секций.

4.2. Обогреваемая площадь, м², на одну фазу секции:

Из таблицы 16 выписываем технические данные нагревательного провода ПНВСХ:

ρ = электрическон сопротивление одного метра провода. р = 0,148 Ом*м^-1, Δр=11…13Вт*м^-1,

Δр – допустимая линейная мощность, Вт*м^-1.

Технические данные нагревательных проводов

Таблица 16

Показатели	Марки проводов
ПОСХВ	ПОСХП	ПОСХВТ	ПНВСВ
Наружный диаметр, мм	2,9	2,3	3,4	6,2
Диаметр проволоки, мм	1,1	1,1	1,	1,2
Электрическое сопротивление 1 м провода, Ом	0,174	0,194	0,120	0,148
Напряжение питания, В				220.. .380
Допустимая линейная мощность, Вт/м-1	9.. .10	12...13	10...11	11. ..13
Допустимая рабочая температура проволоки, °С

5. При соединении «звездой» количество параллельных ветвей в фа­зе определяем:

Принимаем Z = 6.

6. Длина провода на фазу, м

7. Шаг укладки провода, м

Примечание. Электрообогрев пола пленочной теплицы выполняется аналогично. Разница состоит только в том, что общая мощность электрообогрева теплицы парника определяется по формуле

Р = к * Fи(t_b - t_h)/10^-3 кВт,

где к - коэффициент теплоотдачи, для пленочных теплиц,

Fи - инвентарная площадь теплицы (парника), м²;

tв, tн - температура воздуха внутри и снаружи теплицы (парника).

Мощность обогрева почвы пленочных теплиц

Рп = 0,3 Р

В дальнейшем расчет выполняется аналогично примеру 6.

Приложение 1.

ОТРАСЛЕВЫЕ НОРМЫ ОСВЕЩЕННОСТИ

Помещение, участок, оборудование	Рабочая поверхность, для которой нормируется освещенность	Плоскость, в которой нормируется освещенность	Освещенность лк	Дополнительные Указания
При газоразрядных лампах	При лампах накаливания
А. Животноводческие здания и сооружения а) Для крупного рогатого скота молочного направления
1. Помещение для содержа-ния коров и ремонтного молодняка - зона кормления   - стойла, секции, боксы	Пол, зона расположения кормушек Пол	Горизонтальная   «			Во время доения освещенность на уровне вымени коровы должна быть не менее 150лк
2. Помещения для содержания быков-производителей	Пол, зона расположения кормушек	«
3. Помещения родильного отделения - для отела коров - для санитарной обработки коров - профилакторий помещения для содержания телят	Пол «   «	«   «
4. Телятники	«	«
б) Для крупного рогатого скота мясного направления
5.Денники и секции для коров-кормилиц с телятами	Пол	«
6. Помещения для доращивания молодняка	«	«
7. Помещения для откорма молодняка (стойла, секции, боксы)	«	«
8. Помещения для санитарной обработки, сушки и взвешивания молодняка	Шкала приборов	Плоскость расположения шкалы
в) Для свиней
9. Помещения для содержания хряков-производителей, свиноматок, поросят-сосунов	Пол	горизонтальная
10. Помещения для содержания отъемышей и ремонтного молодняка	«	«
11. Помещения для содержания откормочного поголовья	«	«
Б. Птицеводческие здания и сооружения
12. Помещения для напольного содержания кур промышленного стада	Пол	«			Обеспечить регулирование интенсивности освещения в диапазоне 30-75 лк
13. Помещения для клеточного содержания кур	Кормушки	«			То же
14. Помещение для содержания родительского стада кур	Пол	Горизонтальная			То же
15. Помещение для выращивания ремонтного молодняка кур	Пол	«			Обеспечить регулирование интенсивности освещения в диапазоне 6-20-75 лк
16. Помещения для напольного выращивания бройлеров	«	«			Обеспечить регулирование интенсивности освещения в диапазоне 5-25-75 лк
17. Помещения для клеточного выращивания бройлеров	Кормушки, поилки	«			То же
18. Помещения для содержания родительского стада индеек	Пол	«			Обеспечить регулирование интенсивности освещения в диапазоне 15-75 лк
19. Помещение для выращивания ремонтного молодняка индеек	«	«			Обеспечить регулирование интенсивности освещения в диапазоне 15-75 лк
20. Помещение для напольного выращивания индюшат на мясо	«	«			Обеспечить регулирование интенсивности освещения в диапазоне 20-75 лк
21. Помещение для клеточного выращивания индюшат на мясо	Кормушка, поилки	Горизонтальная			Обеспечить регулирование интенсивности освещения в диапазоне 30-75 лк
в) Здания для приготовления кормов
22. Помещения для приема и хранения кормов	Пол	«	-
23. Участок для обработки и смешивания кормов	Поверхность бункера и смесителя	«
24. Варочное отделение	0,8 м от пола	Горизонтальная
25. Площадка для приема кормов	Земля	«			В зоне механизмов повысить освещенность до 10 лк
г) Сооружения для обработки навоза
26. Отделение аэрации и обезвоживания навоза, приемораспределительная камера	Пол	«	-
27.Отделение хлорации	Зона работы	«
д) Помещения для обработки яиц
28. Моечная, камера для дезинфекции яиц, участок для упаковки яиц	Зона работы, ванна, стол	«
29. Лаборатория различного назначения	На уровне 0,8м от пола	«
30. Помещение для сортировки, браковки и маркировки яиц	Стол	«

Приложение 2

Форма светотехнической ведомости

Характеристика помещения

Коэффициенты отражения

Нормиро- ванная освещен- ность

Коэффи-циент запаса

Светильник

Лампа

Общая мощность кВт

Расчетная удельная мощность, Вт *м-2

№ по плану

Название помещения

Площадь м2

Стен

Потолка

Пола (рабочей поверхности)

Тип

Кол-во

Тип

Мощность Вт

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Л-1. Живописцев Е.Н., Косицын О.А. Электротехнология и электрическое освещение. – М.: Агропромиздат,1990.

Л-2. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок. /Под редакцией

И.Ф Кудрявцева. – М.: Агропромиздат,1988.

Л-3. Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. – М.: Агропромиздат,1991.

Л-4. Справочник инженера-электрика сельскохозяйственного производства. Учебное пособие. – М.:

Информагротех,1999.

Л-5. Кнорринг Г.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения. – СПб.: Энергоатомиздат,

1992.

Л-6. Жилинский Ю.М., Кулин В.Д. Электрическое освещение и облучение. – М.: Колос, 1982.

Л-7. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Изд. 7-е, переработанное и дополненное. – М.:

Энергосервис,2003.

П-8. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – М.: Энергосервис,2003.