Реферат Расчет электрокалориферной установки для отопительно-вентиляционных систем
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КУРСОВАЯ РАБОТА
По Светотехнике и электротехнологии.
На тему: Расчет электрокалориферной установки для отопительно-вентиляционных систем.
ВЫПОЛНИЛ: студент IV курса
Шифр 7405
Зянкин А.В
ПРОВЕРИЛ:
Глазов
2009 год
СОДЕРЖАНИЕ
| | СТР. |
| Введение 1.Задание курсовой работы | 3 4 |
2. Характеристика объекта | 5 |
| 3. Определение мощности электрокалорифера | 6 |
| 4. Тепловой расчет нагревательных элементов | 11 |
| 5. Выбор вентилятора и определение мощности электродвигателя для его привода | 17 |
| 6. Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства | 19 |
| 7. Расчет сети подключения, выбор аппаратуры управления и защиты | 21 |
| 8. Разработка схемы управления электрокалориферной установкой | 25 |
| Литература | 27 |
ВВЕДЕНИЕ
Актуальным вопросом в сельском хозяйстве является создание и строительство полностью механизированных и автоматизированных процессов. Цикл работы в них будет осуществляться автоматически, т.е. без вмешательства человека. При введении данных новшеств функции человека будут сводиться к контролю за работой и эксплуатацией оборудования.
Излишнее содержание углекислоты, аммиака и влаги в воздухе, а также отклонение температуры от допустимых пределов, приводит к снижению продуктивности и ухудшению здоровья животных.
Известно, что несоблюдение указанных норм приводит к снижению молочной продуктивности коров на 10-15 %, уменьшению привеса свиней на 20-30 %, снижению яйценосности кур на 15-20%. При разработанной и правильно установленной отопительно-вентиляционной системе эти недостатки невозможны.
1.Задание курсовой работы.
| 1. Определить мощность электрокалорифера. |
| 2. Произвести тепловой расчет нагревательных элементов. |
| 3. Выбрать вентилятор и определить мощность электродвигателя для его привода. |
| 4. Рассчитать конструктивные параметры нагревательного устройства. |
| 7. Рассчитать сети подключения, выбрать аппаратуру управления и защиты. |
| 8. Разработать схему управления электрокалориферной установкой. |
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА
1.Тип помещения –свинарник;
2.Число голов -80 шт.;
3.Удельный объем помещения V0=12 м3/гол.;
4.Напор воздуха вентилятора Н=400 Н/м2;
5.Температура внутри помещения Θвн =20 ºС;
6.Средняя температура наружного воздуха Θн = -26 º С;
7. Средняя температура за отопительный период Θср=-2,3 º С;
8.Тепловая характеристика объекта q=3 кДж/(м3* º С);
9. Расположение тенов в нагревательном блоке – шахматное;
10. Свиноматки подсосные с поросятами, вес 100 кг.
3.
Определение мощности электрокалорифера.
Определяем объем помещения по числу голов свиней,
где : N
=100 – количество свиней, гол;
Определяем теплопотери через ограждения, кДж/ч:
где:
-26
Определяем влагу, выделенную свиньями, г/гол
где: =1,5 – поправочный коэффициент, учитывающий изменения количества выделяемой влаги в зависимости от температуры воздуха внутри помещения;
=282 – норма выделения влаги на 1 кг веса свиньи, г/ч.
Определяем количество влаги, испаряющейся с пола, стен, потолка и с технологического оборудования, г/гол
Определяем влагу, выделяемая внутри помещения, г/гол
W=42300+5922=48222 г/гол
Определяем расход воздуха по удалениям влаги,
, (6)
где: =10,3 – влагосодержание внутри помещения , г/м3;
Определяем количество углекислоты, выделяемой свиньями, л/гол
, (7)
где: =0,9 – поправочный коэффициент, зависящий от температуры в помещении;
=88 – норма выделения
л/гол*ч.
Определяем расход воздуха по углекислоте,
где : дополнительное содержание углекислоты в воздухе !! внутри помещения, л/
Так как
Проверяем производительность вентиляционной установки на допустимую кратность воздухообмена в помещении:
(9)
.
Определяем количество тепла ,теряемое вентиляцией, кДж/ч:
где :
Определяем теплоту, выделяемую свиньями, кДж/(гол
где : поправочный коэффициент, зависящий от температуры в помещении;
Определяем теплопроизводительность электрокалорифера, кДж/ч :
Определяем общую мощность системы отопления, кВт:
Определяем число относительно-вентиляционных установок:
.
Определяем расчетную мощность одного калорифера, кВт:
4. Тепловой расчет нагревательных элементов.
В качестве нагревательного устройства в электрокалориферах используем герметические нагревательные элементы ,смонтированные в конструктивный блок.
Учитывая обеспечение эффективной термической нагрузки ТЭНов, принимаем скорость потока воздуха
Для определения режима обтекания ТЭНов воздухом, определяем критерий Рейнольдса:
где:
Определяем критерий Нуссельта, который позволяет определить коэффициент теплоотдачи нагревателей в зависимости от расположения теннов в пучке. По заданию расположение нагревателей шахматное, поэтому формула примет вид :
Определяем коэффициент конвективного теплообмена, Вт/:
где :
Определяем температуру воздушного потока,
где: средняя температура воздуха за отопительный период ,
Определяем площадь теплоотдающей поверхности всех ТЭНов,
где :
температура теплоотдающей поверхности нагревателя,
.
По приложению 7 выбираем нагревательный элемент №8 марки ЭТ-140, который имеет следующие технические данные:
· номинальная мощность кВт;
· номинальное напряжение 220В;
· номинальный ток 11,36А;
· развернутая длина l=1440 мм
;
· активная длина
· удельная поверхностная мощность 5,35 Вт/
· диаметр D=12 мм.
Рисунок 1. Конструкция электротена.
Определяем площадь теплоотдающей поверхности выбранного ТЭНа , мм2:
Исходя из требуемой площади
Определяем расчетную мощность одного ТЭНа:
Этот расчет удовлетворяет условию . Выбрав марку и определив число ТЭНов, производим предварительную компоновку нагревательного блока, располагая 19 нагревателей в 4 ряда: по 5 нагревателей в первых трех рядах и 4 нагревателя в четвертом ряду.
Рисунок 2. Расположение нагревателей в блоке.
Определяем средний коэффициент теплоотдачи пучка труб, Вт/м2
где: m
=4
Конструкцию сформированного нагревательного блока следует проверить по условию охлаждения первого ряда нагревателей, находящихся в наиболее неблагоприятных условиях.
Для первого ряда нагревателей скомпанованного нагревательного блока должно выполняться условие:
где:
Данное условие выполняется. Значит, данный нагреватель, скорость воздуха и конструкция блока выбраны правильно.
5. Выбор вентилятора и определение мощности электродвигателя для его привода.
Определяем производительность одного вентилятора, м3/ч:
где :
м3/ч.
Определяем требуемую подачу вентилятора с учетом потерь и подсосов воздуха в воздуховодах, м3/ч:
где:
Зная подачу и напор вентилятора, по номограмме на с.36 в /2/ выбираем вентилятор Ц4-70 №4 и находим рабочую точку, определяющую КПД вентилятора
мин-1.
Определяем мощность электродвигателя для привода вентилятора, кВт:
где :
КПД передачи;
По приложению 8 выбираем электродвигатель типа АИР71А4 с синхронной частотой вращения 1500 об/мин. Его технические данные:
Определяем номинальный ток выбранного двигателя, А:
(31)
6.
Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства.
Для расчета конструктивных параметров блока ТЭНов определяем расстояние (в просвете): х1- между нагревателями в ряду и х2 – между рядами нагревателя, а также определяем внешние размеры блока.
Определяем « живое» сечение блока нагревателей, м2:
Определяем расстояние между нагревателями в ряду, мм :
х1
где: k=5 число ТЭНов в ряду;
Определяем расстояние между рядами нагревателей из условия:
Определяем высоту блока нагревателей, мм:
где:
Определяем ширину блока нагревателя, мм:
где
Определяем глубину блока нагревателей:
где:
мм.
7.
Расчет сети подключения, выбор аппаратуры управления и защиты.
Расчет силовой сети электрокалориферной установки и линии ее подключения, а также выбор аппаратуры управления и защиты производиться по рабочим токам.
Определяем величину рабочего тока для линии электрокалорифера, А:
где:
Определяем коэффициент нагрузки электродвигателя:
где: расчетная мощность двигателя, кВт;
коэффициент загрузки машины.
Определяем величину рабочего тока для линии электродвигателя, A
:
, (40)
где:
.
Определяем рабочий ток для линии секции электрокалорифера:
Определяем рабочий ток магистрали, питающей электрокалориферную установку,
Определяем пусковой ток двигателя,
где:
Определяем максимальный ток магистрали,
По вычисленным рабочим токам выбираем согласно приложению 9:
· для линии электрокалорифера - кабель АВРГ 3
· для электродвигателя – кабель АВРГ 3
· для магистрали - кабель АВРГ 3
Подключение к сети магистрали и линии электродвигателя осуществляется с помощью автоматических воздушных выключателей, которые выбираем по приложению 10, исходя из условий:
· номинальное напряжение выключателя В;
· номинальный ток автомата равен рабочему току
· номинальный ток расцепителя автомата также должен быть равен рабочему току или превышает его, т.е. . ;
· срок срабатывания автомата .
Для подключения магистрали выбираем по приложению 10 автоматический выключатель А-3114/1 с комбинированным расцепителем , удовлетворяющий вышеуказанным условиям:
В;
;
;
Для подключения двигателя выбираем тот же выключатель АЕ 2036 , но с и
Защиту секций электрокалорифера от коротких замыканий выполняем с помощью плавких предохранителей, которые выбираем из условия:
,
где:
рабочий ток для линии секции электрокалорифера.
Каждую секцию электрокалорифера защищаем от коротких замыканий предохранителями ПРС-20 (приложение 11):
· номинальное напряжение 380В;
· номинальный ток предохранителя 63А;
· ток плавкой вставки ;
Включение электрокалорифера и двигателя вентилятора осуществляется магнитными пускателями, которые выбираем по приложению 12, исходя из условий:
;
.
Для включения электрокалорифера выбираем магнитный пускатель ПМЕ-212:
;
.
Для включения электродвигателя - магнитный пускатель ПМЕ-002 (с тепловым реле):
;
.
8.
Разработка схемы управления электрокалориферной установкой.
1. Система стационарная, контактная.
2. Схема работает в 2х режимах: ручном и автоматическом. Переключение осуществляется тумблером поз. SA1.
3. Переключатель поз. SA1 устанавливает на “P”( ручной режим). Вентилятор ( поз. М) включается магнитным пускателем поз. КМ1, который включается кнопочным постом поз. SB3. В схеме предусмотрена блокировка пусковой кнопки с соответствующим контактом магнитного пускателя поз. КМ1.1. Секции электрокалорифера поз. ЕК1; поз. ЕК2; поз. ЕК3 включается магнитным пускателем поз. КМ2; поз. КМ3; поз.КМ4 соответственно. Эти пускатели в свою очередь включаются переключателями поз.SA2; поз. SA3; поз. SA4.
4. Переключатель поз. SA1 устанавливаем на “A” (автоматический режим), при этом включается регулятор температуры поз. РТ1 (ПТР-2) и промежуточное реле поз. KV1, который в свою очередь своим контактом KV1.1 включает магнитный пускатель поз. КМ2. Этот пускатель включает первую секцию калорифера поз. ЕК1. При температуре воздуха менее 100С терморегулятор своими контактами поз. РТ1.1 и поз. РТ1.2 включает магнитные пускатели поз. КМ3; поз. КМ4 соответственно. Эти пускатели включают вторую и третью секцию калорифера. Когда температура воздуха достигнет 200С контакт РТ1.2 размыкается и отключает третью секцию калорифера. Если температура продолжает расти и достигнет 220С размыкается контакт терморегулятора поз. РТ1.1, который отключит вторую секцию калорифера. При понижении температуры до 150С контакт поз. РТ1.1 замкнётся и включит магнитный пускатель поз. КМ3 ( 2 секция калорифера поз. ЕК2). Если температура продолжает падать и достигнет 100С замкнётся контакт поз.РТ1.2 и включит магнитный пускатель поз. КМ4 ( 3 секция калорифера поз. ЕК3).
5. Схема имеет блокировку от преждевременного включения секции калорифера. Она осуществляется контактом магнитного пускателя поз. КМ1.2.
6. В схеме предусмотрена световая сигнализация:
а. HL1- сигнализация сети.
б. HL2, HL3, HL4-сигнанализация включения 1,2,3 секций калорифера соответственно.
в. HL5- аварийное отключение секции калориферов при перегреве токов.
7. В схеме предусмотрена защита от токов К3 всех секций калорифера ( предохранитель FU1- FU9). Электродвигатель защищен автоматическим выключателем QF2 и тепловым реле КК1. Также в схеме имеется вводный автомат QF1. Цель управления однополюсным автоматическим выключателем SF1. Защиту теннов от перегрева осуществляет датчик температуры поз. SK,который отключает промежуточное реле поз. KV2.1 . Это реле отключает цепочку управления секциями калорифера.
Список литературы
1. Электротехнология : Учеб. пособие /А.М. Басов, В.Т. Быков, А.В. Лаптев, В.Б. Файн. –М.: Агропромиздат,1985.
2. Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А. Электрический нагрев и электротехнология: Учеб. пособие.- М.: Колос, 1975.
3. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном
производстве: Справочник / Под ред. П.Н. Листовав. –М.: Колос,1974.
4.Светотехника и электротехнология. Часть 2: Методические указания по изучению дисцмплины / Рос. гос. аграр. заоч. ун-т; Сост. В.А. Оберюхтин. М., 2004. 30 с.
