Расчет электрокалориферной установки для отопительно-вентиляционных систем

Определение мощности электрокалорифера. Осуществление теплового расчета нагревательных элементов. Выбор вентилятора и определение мощности электродвигателя для его привода. Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства и сети подключения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

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

Зянкин А.В

Глазов 2009 год



Содержание

Введение

1. Задание курсовой работы

2. Характеристика объекта

3. Определение мощности электрокалорифера

4. Тепловой расчет нагревательных элементов

5. Выбор вентилятора и определение мощности электродвигателя для его привода

6. Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства

7. Расчет сети подключения, выбор аппаратуры управления и защиты

8. Разработка схемы управления электрокалориферной установкой

Литература

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 ?_вн =20 ?С;

6.Средняя температура наружного воздуха ?_н = -26 ? С;

7. Средняя температура за отопительный период ?_ср=-2,3 ? С;

8.Тепловая характеристика объекта q=3 кДж/(м³* ? 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, :

, (1)



где : N=100 - количество свиней, гол;

=12 - уд.объем помещения, /гол.

10012=1200 .

Определяем теплопотери через ограждения, кДж/ч:

(2)

где: 3 - тепловая характеристика помещения, кДж/();

20

-26

=31200(20-(-26))=165000 кДж/ч.

Определяем влагу, выделенную свиньями, г/голч.:

=, (3)

где: =1,5 - поправочный коэффициент, учитывающий изменения количества выделяемой влаги в зависимости от температуры воздуха внутри помещения;

100 - живая масса свиньи, кг;

=282 - норма выделения влаги на 1 кг веса свиньи, г/ч.

1,5100282=42300 г/голч.

Определяем количество влаги, испаряющейся с пола, стен, потолка и с технологического оборудования, г/голч.

, (4)

0,14 42300=5922 г/голч.

Определяем влагу, выделяемая внутри помещения, г/голч.



, (5)

W=42300+5922=48222 г/голч.

Определяем расход воздуха по удалениям влаги, / ч:

, (6)

где: =10,3 - влагосодержание внутри помещения , г/м³;

=0,3 - влагосодержание наружного воздуха, г/.

Определяем количество углекислоты, выделяемой свиньями, л/голч:

, (7)

где: =0,9 - поправочный коэффициент, зависящий от температуры в помещении;

=88 - норма выделения на 1 кг живой массы свиньи, л/ч.

л/гол*ч.

Определяем расход воздуха по углекислоте,

, (8)

где: дополнительное содержание углекислоты в воздухе !! внутри помещения, л/

содержание углекислоты в воздухе снаружи помещения, л/

Так как < , принимаем .

Проверяем производительность вентиляционной установки на допустимую кратность воздухообмена в помещении:

(9)

.

Определяем количество тепла ,теряемое вентиляцией, кДж/ч:

, (10)

где : удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг);

плотность воздуха, кг/

кДж/ч.

Определяем теплоту, выделяемую свиньями, кДж/(голч):

, (11)

где : поправочный коэффициент, зависящий от температуры в помещении;

норма выделения теплоты на 1 кг живой массы свиньи, кДж/ч.

кДж/(голч).

Определяем теплопроизводительность электрокалорифера, кДж/ч :



, (12)

165600+266185-117705,6=314079,4 кДж/ч

Определяем общую мощность системы отопления, кВт:

(13)

кВт.

Определяем число относительно-вентиляционных установок:

, (14)

.

Определяем расчетную мощность одного калорифера, кВт:

, (15)

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 м/с.

Для определения режима обтекания ТЭНов воздухом, определяем критерий Рейнольдса:



(16)

где: скорость воздушного потока, м/с;

диаметр ТЭНа,м;

коэффициент кинематической вязкости воздуха, /с.

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:

(17)

.

Определяем коэффициент конвективного теплообмена, Вт/:

, (18)

где: коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/.

133,5 Вт/.

Определяем температуру воздушного потока, :

(19)

где: средняя температура воздуха за отопительный период, ;

температура воздуха на выходе калорифера.

Определяем площадь теплоотдающей поверхности всех ТЭНов,

(20)

где: полный тепловой поток, переданный от нагревателя воздуху, равный мощности калорифера, кВт;

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 мм;

· удельная поверхностная мощность 5,35 Вт/;

· диаметр D=12 мм.

Рисунок 1. Конструкция электротена.



Определяем площадь теплоотдающей поверхности выбранного ТЭНа , мм²:

, (21)

м².

Исходя из требуемой площади теплоотдающей поверхности всех нагревательных элементов, определяем расчетное число ТЭНов :

(22)

Оп...