Последовательность выполнения работы

1. Составить электрическую схему лабораторной установки.

2. Замерить сечение выходящего патрубка вентилятора.

3. Измерить начальную температуру воздуха t₁.

4. Включить автоматический выключатель на стенде.

5. С помощью автоматического выключателя запустить электродвигатель вентилятора и замерить скорость воздуха на выходе и мощность, потребляемую двигателем.

6. Поочередно включая переключателем секции калорифера, снять разгонные характеристики установки.

7. Результаты замеров и расчетов занести в таблицу 1.3.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Паспортные данные исследуемой электрокалориферной установки.

3. Эскиз установки и ТЭНа.

4. Электрическая схема лабораторной установки.

5. Примеры расчета.

6. Таблицу с экспериментальными и расчетными данными.

7. Разгонная характеристика электрокалориферной установки.

8. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Назначение электрокалориферных установок.

2. Основные элементы электрокалориферной установки.

3. Типы нагревательных элементов и их устройство.

4. Работа электрической схемы установки.

5. Как определить теплопроизводительность установки?

6. Как изменяется теплопроизводительность установки от количества включенных секций?

7. Как определить коэффициент полезного действия установки?

8. Как соединены нагревательные элементы в калориферных установках?

Лабораторная работа 2

Исследование работы элементных водонагревателей

Цель работы:

1. Изучить устройство, принцип работы и назначение элементных водонагревателей.

2. Исследовать режим работы и определить основные параметры водонагревателей.

3. Определить энергетические характеристики водонагревателей.

Приобретаемые компетенции:

1. Готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

2. Способность исследовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических и электротехнических объектов и систем и проходящих в них процессов (ПК-18);

3. Способность выполнять экспериментальные исследования по заданной методике, обрабатывать результаты экспериментов (ПК-44).

Основные сведения

Для обеспечения горячей водой объектов сельскохозяйственного производства широкое применение нашли элементные водонагреватели. В элементных водонагревателях нагрев воды осуществляется посредством теплопередачи от герметических нагревательных элементов (ТЭНов), помещенных в нагреваемую воду. В зависимости от режима работы принято различать во­донагреватели емкостные (непроточные) и проточные.

В сельскохозяйственном производстве широко распространены трехфазные емкостные элементные водонагреватели. К ним относятся водонагреватели типов: ВЭТ (водоподогреватель электрический термос), УАП (универсальный автоматический подогреватель), САОС (нагрев сопротивлением, ак­кумуляторного типа, открытая система горячего водоснабжения), САЗС (нагрев сопротивлением аккумуляторного типа закрытая система горячего во­доснабжения).

Основные технические характеристики элементных емкостных водонагревателей приведены в таблице 2.1.

В общем случае элементные емкостные водонагреватели состоят из резервуара для воды, защитного кожуха, слоя теплоизоляции, расположенного между резервуаром и кожухом, одного или нескольких ТЭНов, одного или двух температурных реле, трубопроводов горячей и холодной воды.

Таблица 2.1 - Технические характеристики емкостных элементных водонагревателей.

Тип водонагревателя.	Емкость, л	Номинальная мощность, кВт	Мощность ТЭНа, кВт	Максимальная температура воды, °С	Продолжитель- ность на­грева, час
УАП-400		12,0			3,3
УАП-800		18,0	2,0		4,5
УАП-1600		30,0	2,0		6,0
САОС-400, САЗС-400		12,0	2,0		3,5
САОС-800, САЗС 800		18,0	3,0		5,0
САОС-1600, САЗС-1600		31,5	3,5		5,3

Водонагреватели всех типов подключают к трехфазной сети напряжением 380/220 В частотой 50 Гц.

Элекгроводонагреватели типа ВЭТ широко используют для нагрева воды, потребляемая на различные технологические нужды в животноводстве, мастерских, гаражах, коммунально-бытовых предприятиях. Водонагреватели тина ВЭТ - 200, ВЭТ - 400 снабжены одним, а ВЭТ - 800 и ВЭТ - 1600 двумя нагревательными устройствами и двумя терморегуляторами.

Водонагреватели УАП - 800 и УАП - 1600 работают с тремя уровнями мощности, определенными соотношениями 1: 2/3: 1/3 и соответствующими тремя режимами работы - форсированный нагрев, аккумуляторный режим работы и разогрев 1/4 объема.

Водонагреватели типа САОС и САОЗ предназначены для нагрева воды в системах снабжения горячей водой животноводческих ферм (промывка молочного оборудования, приготовление кормов и др.), гаражей, пунктов техни­ческого обслуживания и коммунально-бытовых предприятий.

Водонагреватели проточного типа отличаются компактностью и быстродействием. В сельскохозяйственном производстве распространены проточные водонагреватели ЭПВ - 2А и ЭФ - Ф - 15. Основные технические характеристики проточных элементных водонагревателей приведены в таблице 2.2

Проточные элементные водонагреватели предназначены для нагрева проточной воды, расходуемой на технологические нужды для обогрева помещений.

Таблица 2.2 - Технические характеристики проточных элементных водонагревателей.

Параметры	Типы водонагревателей
ПЭПВ-2А	ЭВ-Ф-15
Номинальная мощность, кВт	10,5
Напряжение питания, В	380/220	380/220
Максимальная температура воды, °С
Производительность при нагреве до 70 °С, л/ч

Проточные электроводонагреватели работают только по свободному графику, то есть разбор воды или ее нагрев происходит в течение суток по мере ее потребления.

Примером емкостного водонагревателя является «POLARIS», а проточный элементный водонагреватель «GAMMA - 5». Емкостной водонагреватель «POLARIS» предназначен для обеспечения горячего водоснабжения и имеет следующие характеристики:

1. Номинальное напряжение - 220 В;

2. Объем бака - 50 литров;

3. Номинальная мощность - 1,5 кВт;

4. Максимальное рабочее давление - 8 атм.;

5. Время нагрева от 20 °С до 65°С - 2,45 час;

6. Масса - 16кг.

Воду нагревает находящийся в нижней части бака нагревательный элемент. При потреблении горячей воды, холодная вода, поступающая в нижнюю часть бака, вытесняет нагретую воду через трубку в верхней части бака в распределительную сеть горячей воды. Во время нагрева горит сигнальная лампа. При достижении заданной температуры термостат отключает нагревательный элемент от сети. Индикатор температуры показывает температуру воды на данный момент времени. При снижении температуры водонагреватель автоматически включается.

Температуру нагрева воды можно регулировать вращая отверткой, регулировочный винт термостата (для этого необходимо снять пластмассовую крышку под баком).

Проточный водонагреватель «GAMMA -5» предназначен для быстрого нагрева холодной воды и имеет следующие технические характеристики:

1. Номинальное напряжение - 220 В;

2. Максимальная мощность - 5 кВт;

3. Минимальное допустимое давление - 0,2 атм.;

4. Максимальная производительность - 4,0 л/мин;

5. Максимальная температура воды на выходе - 40 °С.

Проточный водонагреватель работает автоматически.

Электрическая схема работы водонагревателя показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 -Электрическая схема проточного водонагревателя

SP - реле давления; SK - контакт термостата; SA1, SA2 - переключатели мощности; EKl, EK2 — нагревательные элементы; HL1, HL2 - световые индикаторы.

Водонагреватель автоматически включается в момент открывания вентиля входной магистрали и включения переключателей и наоборот, выключается в момент закрывания этого вентиля и выключения переключателей.

Температуру воды на выходе регулируют изменением положения вентильной головки. Можно регулировать температуру воды с помощью двухпозиционных переключателей:

1. Включен первый переключатель - минимальный нагрев (2 кВт);

2. Включен второй переключатель - средний нагрев (3 кВт);

3. Включены оба переключателя - максимальный нагрев (5 кВт).

Программа работы

1. Ознакомиться с устройством, принципом работы и основными техническими характеристиками емкостных и проточных водонагревателей сель­скохозяйственного назначения.

2. Ознакомиться с устройством, принципом работы и техническими характеристиками лабораторных емкостного элементных водонагревателей.

3. Исследовать процесс нагрева воды и получить зависимость потребляемой мощности от температуры воды и времени нагрева.

4. Определить производительность, удельный расход электроэнергии, КПД и постоянную времени нагрева водонагревателей.

5. Определять удельную поверхностную мощность трубчатых электроводонагревателей.