Электрокалориферная установка для отопительно-вентиляционной системы птичника для бройлеров реферат 2010 по технологии , Сочинения из Материаловедение и технологии материалов

Скачай Электрокалориферная установка для отопительно-вентиляционной системы птичника для бройлеров реферат 2010 по технологии и еще Сочинения в формате PDF Материаловедение и технологии материалов только на Docsity! Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь Белорусский Аграрный Технический Университет Кафедра Электрооборудования с/х предприятий Автореферат по дисциплине «Электротехнология» на тему «Электрокалориферная установка для отопительно-вентиляционной системы птичника для бройлеров» Выполнил: студент 4 курса АЭФ 4эпт группы Федосеев А.А. Руководитель: Пашинский В.А Минск - 2008 Введение Микроклимат – это совокупность условий окружающей среды в некотором ограниченном пространстве, например в помещении или его части. Благоприятный микроклимат стимулирует жизнедеятельность и продуктивность животных и птицы, рост растений в сооружения защищенного грунта, способствует сохранности сельскохозяйственной продукции в хранилищах. Важнейший параметр микроклимата – температуру – поддерживают в помещениях с помощью систем отопления и вентиляции или кондиционирования воздуха. Электротермическое оборудование применяют в животноводческих, птицеводческих, подсобных и вспомогательных помещениях, сооружения защищенного грунта и хранилищах сельскохозяйственной продукции. Создав оптимальный микроклимат, можно при одинаковом уровне кормления увеличить прирост живой массы КРС на 20…25%, надой молока на 15…20%, сократить отход молодняка на 10…15%, снизить потери продукции в хранилищах на 10…20%, получать в течение года свежие овощи, а также продлить срок службы оборудования или помещений. По функциональному назначению различают: - оборудование общего отопления; - местного обогрева; - смешанное. По способу использования электрической энергии: - прямого (с аккумуляцией теплоты и без нее) отопления; - косвенного (с тепловыми насосами и теплообменниками) отопления. В зависимости от применяемого оборудования существуют следующие виды отопления: элетрокалориферное, электрокотельное, электропечное, элементное, лучистое и комбинированное. Для общего отопления в животноводческих помещениях, в основном, применяют электрокалориферные установки, электрокалориферы, Подачу вентиляционного воздуха приближенно определяем по формуле (3) [1]: (1.3) где l – удельная подача воздуха, для коров принимаем l = 750м3/(кг.ч) (таблица 10.11 [3]); m1 – средняя масса одного животного, из исходных данных m1 = 1кг; 0.8 – Коэффициент учитывающий дополнительный приток воздуха за счёт инфильтрации. Подставляя числовые значения в формулу (1.3), получаем: L=(0/8*0,75*10^3*1*30000)/3600=5 м3/с, Поток теплоты от животных определяем по формуле (4) [1]: (1.4) где Ф1 – явные тепловыделения одним животным, для коров принимаем Ф1 = 8,49Вт/гол (таблица 10.9 [3]). Подставляя расчетные значения в формулу (1.4), получаем: Фж=8,49*30000=254700Вт Используя полученные данные, определяем расчётный тепловой поток по формуле (1.1): Ф=(0,55*12000+1.29*1000*5)*(14+8)-254700=32400 Вт Установленную мощность электрокалориферной установки (ЭКУ) определяем по формуле (5) [1]: (1.5) где Кз – коэффициент запаса, в соответствиями с рекомендациями пункта 3 [1], принимаем Кз = 1,1; F 0 6 8 – коэффициент полезного действия (КПД) установки, принимаем F 0 6 8 = 0,9. Получаем: Р=1,1*32400/0,9=39,6 кВт Затем, по установленной мощности ЭКУ определяем единичную мощность установки Pэку, и их количество nэку. При выборе руководствуемся: - соображениями надежности снабжения; - равномерностью распределения подогретого воздуха; - возможностью размещения установок в помещении. Выбираем 4 ЭКУ мощностью каждая по 9,9 кВт. Ближайшая большая мощность в размерном ряду – 10 кВт. Определяем количество трубчатых нагревательных элементов (ТЭНов) в установке: 10/1.8=6 шт Принимаем zэку = 6 шт. Число ТЭНов должно быть кратным 3 (количество фаз), кратным числу ступеней регулирования nсек = 2 (таблица 4 [1]). Определяем количество ТЭНов в фазе установки: 1 шт Принимаем Zфв=1 ТЭН. Действительная мощность установки определяется по формуле (9): (1.6) Получаем: Рэку.д=3*2*1*1.8=10,8 кВт Предельное отклонение полученного значения действительной мощности ЭКУ Pэку.д. допускается в пределах от –10% до +10%. В нашем случае это условие выполняется: Суммарная мощность всех калориферных установок определяется по формуле (8) [1]: (1.7) Имеем: Расчет трубчатых электронагревателей. Расчет ведем по методике описанной в пункте 4 [1]. Исходные данные к расчету: • мощность ТЭНа: P1 = 1,8кВт; • питающее напряжение: U = 220 В; • длина активной части ТЭНа: Lакт = 0.48м; • форма ТЭНа: прямая; • условия эксплуатации: нагрев движущегося воздуха, теплопередача от ТЭНов осуществляется конвекцией, допустимая температура поверхности трубки tтр для условий отопительно-вентиляционных систем сельскохозяйственных помещений 180 F 0B 0С; • диаметр трубки dтр.нар. = 13мм (таблица 5 [1]); • площадь теплоотдачи A1 = 0.27м2 (таблица 5 [1]); Исходя из предварительных расчетов, подбираем высоту окна калорифера для данного случая. Из таблицы 6 [1] выписываем основные размеры калорифера СФО-10/0,5Т-И1 и заносим их в таблицу 4.1. Таблица 2.1 Основные размеры калорифера СФО-10/0,5Т. Получаем: Пользуясь соотношениями (2.4) и (2.5), получаем: Определяем необходимую длину проволоки спирали по формуле (4.59) [2]: (2.7) где F 07 20 – сопротивление нихрома при 20 F 0 B 0С, F 0 7 20 = 1.1.10-6Ом.м (таблица 5.4 [2]); F 0 6 1 – температурный коэффициент сопротивления нихрома, F 0 6 1 = 16.8.10-6 F 0B 0С-1 (таблица 5.4 [2]); В итоге имеем: Число витков спирали определяем по формуле (15) [1]: (2.8) где dсп – средний диаметр витка спирали, для данного случая принимаем dсп = dсп.нар. -d= 8,3-0,6 =0,005м. Получаем: Активную длину ТЭНа определяем по формуле (16) [1]: ТЭНа 2.9) Окончательно получаем: Величина Lакт должна быть равной 0.48м. Допустимое отклонение – не более 3%. Проверяем: Так как допустимое отклонение 0,8% <= 3% в пределах нормы, то делаем вывод, что диаметр проволоки d подобран верно, параметры ТЭНа dсп, h определены правильно. Проверочный тепловой расчет ТЭНа. Задача этого расчета состоит в определении температуры поверхности оболочки tтр спроектированного ТЭНа и температуры спирали tсп. Температура трубки ТЭНа определяется по формуле (19) [1]: (2.10) где P –мощность ТЭНа, P =1,8 кВт; tв – средняя температура воздуха в калорифере, F 0B 0С; F 0 6 1 – коэффициент теплоотдачи от ТЭНа к воздуху, Вт/(м2. F 0 B 0С). Средняя температура воздуха в калорифере определяется по следующей формуле: (2.11) где t1 – температура поступающего (холодного воздуха), из условия задания t1 = -8 F 0B 0С; t2 – температура выходящего (нагретого) воздуха, определяется по формуле (17) [1]: (2.12) где L – стандартная подача ЭКУ Имеем: Подставляя числовые значения в формулу (2.11), определяем среднюю температуру воздуха в калорифере: Коэффициент теплоотдачи от ТЭНа к воздуху F 06 1 определяем по номограмме 3 [1] при следующих параметрах: • шаг оребрения: Sр = 3.5.10-3м [1]; • высота оребрения: hр = 14.10-3м [1]; • отношение: hр/Sр = 14/3.5 = 4.0; • отношение: dтр.нар./Sр = 13/3.5 = 3.7; Скорость воздуха в калорифере определяется по формуле (21) [1]: (2.13) где f – площадь поперечного сечения канала калорифера в месте наиболее заполненном нагревателями, определяется по формуле (22) [1]: (2.14) где H – высота канала (окна), H = 140мм; zр – число ТЭНов в одном вертикальном ряду, zр = 2. В итоге, имеем: По формуле (2.13) определяем скорость движения воздуха в калорифере: Окончательно, определяем F 06 1 = 45Вт/(м2. F 0 B 0С). Подставляя рассчитанные значения определяем температуру трубки tтр: Полученная температура трубки удовлетворяет следующие условия: 1. tтр = 155,7 F 0B 0С не превышает допустимую температуру для выбранного материала (углеродистая сталь): 155,7 F 0B 0С <= 350 F 0 B 0С; 1. Тепловой мощности P, кВт; 2. Подаче воздуха вентилятора L, м3/ч; 3. Давлению вентилятора F 04 4P, Па. Для нашего случая выбираем установку типа СФОЦ10/0,5-И1. Технические данные данной установки заносим в таблицу 4.1. Таблица 4.1 Технические данные установки СФОЦ10/0.5-И1. Установленная мощность, кВт В том числе электрокалори фера, кВт Подача воздуха, м3/ч Напор вентилятора, Па Число секций электрокалори фера, шт Число ТЭНов, шт Мощность секции, кВт 10 9,6 800 350 2 6 4,8 Температура выходящего воздуха, не более, F 0 B 0С Напряжение сети, В Частота тока, Гц Число фаз, шт Схема соединения 50 380/220 50 3 Y Проверочный расчет. Задача проверочного расчета состоит в определении температуры воздуха на выходе из калорифера, которая не должна превышать 50 F 0B 0С и температуры поверхности ТЭНов, допустимое значение которой 180 F 0B 0С Необходимость в проверочном расчете возникает в том случае, если условия работы ЭКУ отличаются от тех, которые указаны в паспорте. Определяем температуру воздуха на выходе из калорифера по формуле (27) [1]: (4.1) Получаем: Среднюю температуру внутри калорифера определим по формуле (2.11): Так как геометрические размеры ЭКУ в предварительном расчете мы брали аналогичными размерам СФОЦ10/0,5-И1, то коэффициент теплоотдачи от поверхности ТЭНа к воздуху будет таким же как и в предыдущем расчете: F 0 6 1 = 45Вт/(м2.С F 0 B 0). По формуле (2.10) определяем температуру трубки, приняв А1 = 0.27м2: Ксп будет аналогичным предыдущему расчету: Ксп = 0,93 По формуле (4.15) определяем температуру спирали: В результате проверочного расчета определили, что температура воздуха на выходе из калорифера не превышает 50 F 0B 0С, температура поверхности трубки не превышает 180 F 0B 0С, а температура спирали на превышает допустимого значения температуры для нихрома. Разработка принципиальной электрической схемы силовых цепей ЭКУ, выбор коммутационной и защитной аппаратуры. Согласно пункту 7 [1] в данном проекте требуется разработать магистрали, питающей ЭКУ, а также защиту электрокалорифера от токов короткого замыкания и двигателя вентилятора от токов короткого замыкания и перегрузки, а также осуществить выбор коммутационной аппаратуры. Защиту от аварийных режимов электрокалорифера (ТЭНов) будем осуществлять с помощью предохранителей. Защита электродвигателя и питающей магистрали будет осуществляться с помощью автоматического выключателя. В качестве коммутационной аппаратуры используем электромагнитные пускатели. Выбор аппаратуры, вставок предохранителя и уставок автоматического выключателя производиться по расчетным токам, которые определяются следующим образом: • для линии электрокалорифера: • (1) • для линии электродвигателя: (2) • для магистрали, питающей ЭКУ: (3) Подставляя числовые значения в формулы (1), (2), (3) определяем токи: Определим максимальный (пусковой) ток двигателя по следующей формуле: (4) где Kп – коэффициент кратности пуска, примем Kп = 5. Выбор предохранителей. Выбор производится по трем условиям: 1. По номинальному напряжению предохранителя. 2. По номинальному току предохранителя. 3. По номинальному току плавкой вставки. Для защиты ТЭНов, установленных в ЭКУ выбираем предохранитель типа ПР-2, осуществляем проверку: Uн: 380В <= 1000В; Iн: 6.7А <= 60А; Iн.вст.: 6.7A <= 10А. Выбор автоматических выключателей. Выбор производится по пяти условиям: 1. По номинальному напряжению автомата. 2. По номинальному току автомата. 3. По номинальному току расцепителя. Включаем автомат QF1 – загорается лампа HL1. Включаем QF2, запускается электродвигатель вентилятора, напряжение подается на катушки пускателей КМ1, КМ2. Пускатели замыкают свои контакты в силовой цепи и включают секции электрокалорифера ЕК. При температуре воздуха 12 F 0B 0С размыкается контакт SK1 и отключается секция I, при 16 F 0B 0С размыкается SK2 и отключается секция II. При понижении температуры SK2, SK1 замыкают свои контакты и включают секции калорифера. При температуре оребрения ТЭНов 180 F 0B 0С терморегулятор SK3 выключает электрокалорифер. Определение эксплуатационных показателей. Мощность, потребляемая электродвигателем вентилятора определяется по формуле : где Pдв.уст. – установленная мощность электродвигателя, кВт; Kз – коэффициент загрузки двигателя, Kз = 0,6. Получаем: Далее определяем суммарную мощность, потребляемую ЭКУ, по формуле: где Pэк.уст. – установленная мощность калорифера, Pэк.уст. = 10,8 кВт. В итоге имеем: Удельный расход электроэнергии за сезон эксплуатации ЭКУ, кВт.ч/ (гол.год), рассчитываем по формуле: где F 07 4от – продолжительность отопительного периода, для птичников для кур F 07 4от = 102 суток/год; zэку – количество ЭКУ в помещении, шт; N – количество голов в помещении. Получаем: Энергетическая составляющая годовых эксплуатационных затрат, руб/ (гол.год): где c – тариф на электроэнергию, руб/(кВт.час), c = 62 руб/кВт. Подставляя числовые значения, имеем: Аннотация Курсовая работа представлена расчетно-пояснительной запиской на 19 страницах машинописного текста, содержащей 5 таблиц и графической частью, включающей 4 листа формата А3. В работе выполнены расчеты мощности калориферной установки, трубчатых электронагревателей, выбор электродвигателя для привода вентилятора, выбор и проверочный расчет серийной калориферной установки. Записка также содержит разработку принципиальной электрической схемы силовых цепей и выбор коммутационной и защитной аппаратуры. В процессе выполнения курсового проекта была разработана схема управления и автоматизации и определены эксплуатационные показатели. Графическая часть работы выполняется на листах формата А3 и включает в себя: 1. Конструктивные разработки (конструкции ТЭНа, электрокалорифера, электрокалориферной установки). 2. Схемные разработки (принципиальная электрическая схема). Курсовой проект оформлен на текстовом редакторе MS Word XP, для расчетов была использована система электронных таблиц MS Excel XP