Содержание

 

Введение

    Общий подъем сельскохозяйственного производства неразрывно связан с развитием его теплофикации. Около 20% всей тепловой энергии, потребляемой народным хозяйством страны, расходуется на нужды сельского хозяйства. Во всех возрастающих количествах потребляется она на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение производственных, жилых и общественных зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях, сооружениях защищенного грунта, производство кормов для животных и птицы, сушку сельскохозяйственных продуктов, получение искусственного холода и на многие другие цели. Поэтому непрерывное совершенствование теплотехнического оборудования систем теплоснабжения и теплоиспользования оказывает большое влияние на дальнейшее развитие всех отраслей сельского хозяйства, перевод его промышленную основу. Основные производственные потребители теплоты в сельском хозяйстве – это животноводство и защищенный грунт.

    Создание  и поддержание оптимального микроклимата в животноводческих помещениях, комплексов и ферм, на птицефабриках – один из определяющих факторов в обеспечении здоровья животных, птиц, их воспроизводительной способности и получения от них максимума продукции при высокой рентабельности производства. Это имеет также важное значение для продления срока службы конструкций зданий, улучшение эксплуатации технологического оборудования и условий труда обслуживающего персонала.     
 
 

         
 

Тема  курсовой работы: «ЭЛЕМЕНТНЫЙ  НЕПРОТОЧНЫЙ  ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ  АККУМУЛЯЦИОННОГО  ТИПА  ДЛЯ  ГОРЯЧЕГО  ВОДОСНАБЖЕНИЯ»

Номер варианта: 36

Исходные данные:

Вид помещения  –доильный зал;

Количество  голов - ;

Температура холодной воды - ;

Схема соединения ТЭНов – “треугольник”;

Материал  спирали – Х23Ю5;

Наружный  диаметр трубки ТЭНа после опрессовки - ; 

Плотность периклаза после опрессовки - ;

Снижение  температуры воды в водонагревателе за первый час после его отключения от сети - ;

Коэффициент излучения покровного слоя – высокий;

Материал  тепловой изоляции – шлаковая минеральная вата марки 250. 

Задание выдал                                                                                        Быков В.Г.

Задание получил                                                                                     Огарков К.В.

  1 Определение требуемых параметров  ЭТУ

 

    Основными  параметрами  элементного  непроточного  водонагревателя, которые  необходимо  знать  для  его  выбора  или  проектирования, являются  вместимость  V, л, и расчетная мощность  Р_р, Вт.

    1.1 Удельные  суточные  нормы   расхода  нагретой  воды  на  каждую  операцию, осуществляемую  в  данном  помещении,  умножаем  на  численность  поголовья  животных  и  получаем  величину  (массу нагретой  воды, расходуемой на  эту операцию  для всего поголовья животных  за  сутки).

,

где  – норма  расхода  нагретой  воды  на  мойку доильных аппаратов на одну голову в сутки, кг.

,

где - норма расхода нагретой воды на мойку молокопровода в расчёте на одну голову в сутки, кг;

    - количество животных.

    1.2 Обычно  электроводонагреватель  выдает  горячую воду  с температурой  , а воду  с температурой , нужной  для выполнения той или иной  операции, получают, смешивая  в  нужной  пропорции  горячую  и  холодную  воду. Массу, кг, горячей воды, необходимой  для   операции  находят по  формуле: 

                                                 

,                                                       (1) 

   где  – температура холодной  воды, °С;  и - масса горячей воды необходимой для 1-й и 2-й операции; и - температура воды для 1-й и 2-й операции ( и ).

    По  выражению (1) определяем:

    

,

    

. 

    1.3  Масса горячей воды, необходимой для выполнения операций в помещении за сутки:

    

,

где - количество операций.

.

    1.4 Для водонагревателя выбираем полностью аккумуляционный режим. Тогда  , а время нагрева можно принять ориентировочно  8…10 ч.

1.5 Полезный  тепловой  поток  водонагревателя. 

, 

   где с – удельная теплоемкость  воды; с=4190  Дж/кг×°С;

    М – масса воды, нагреваемой в водонагревателе, кг;

      – время, с, за которое  водонагреватель  должен нагревать воду массой М.

    

1.6 Расчетная мощность электроводонагревателя:

    

,

    где – коэффициент запаса, учитывающий необходимость увеличения мощности из–за старения нагревателей, возможности снижения питающего напряжения, увеличения тепловых потерь в процессе эксплуатации ( );

      – тепловой КПД водонагревателя .

    

    1.7 Расчетная вместимость бака водонагревателя

    

    Плотность воды принята равной 1 кг/л.

    2 Выбор стандартной ЭТУ

 

    По  рассчитанным значениям и выбирают один или несколько элементных водонагревателей типа САОС соответствующего типоразмера.

    Выбираем  три водонагревателя САОС – 1600.

     Таблица 1 - Технические данные водонагревателя САОС – 1600

    3 Разработка нестандартной ЭТУ

 

    В этом разделе разрабатывают элементный аккумуляционный водонагреватель, который обеспечил бы требуемые конкретные значения расчетной мощности и вместимости , определенных ранее.

    3.1 Конструкцию нестандартного водонагревателя принимают такой же, как и в серийном  водонагревателе САОС.

Высоту Н и  диаметр D бака водонагревателя следует определить из соотношения Н=2,5×D

    (здесь  V - вместимость водонагревателя, м³).

    

,

    

,

    

.

    Количество  групп ТЭНов принимается таким же, как и в серийном водонагревателе САОС.

    В нашем случае водонагреватель САОС – 1600 имеет две группы ТЭНов, расположенных в нижней и верхней частях бака.

    Число ТЭНов в водонагревателе n принимается на основании следующих соображений:

    а) мощность всех ТЭНов должна быть одинаковой;

    б) мощность одного ТЭНа желательно принимать в пределах 1,6…3 кВт;

    в) число ТЭНов в каждой группе должно быть кратным трем;

    г) отношение мощности нижней группы к мощности верхней группы (если групп две) желательно принимать в пределах 1,5…2.

    Мощность одного ТЭНа:

    

. 

    3.2 Конструктивный  расчет  ТЭНа

    Целью конструктивного расчета ТЭНа является определение диаметра проволоки , потребной длины проволоки для изготовления спирали ТЭНа , среднего диаметра витка спирали , расстояния между витками спирали , активного числа витков , полной длины трубки ТЭНа .

    Значение  удельной поверхностной мощности на проволоке спирали следует принять равным 38×10⁴ Вт/м², а значение удельной поверхностной мощности на трубке ТЭНа .

    а) питающее напряжение при схеме соединения ТЭНов в “треугольник” равно 380 В.

    б) мощность ТЭНа -

    3.2.1 Диаметр  проволоки, м

    

,

    

,

    где - удельное электрическое сопротивление материала проволоки при рабочей температуре, Ом×м (допустимо вместо принять удельное сопротивление материала при ), .

   3.2.2 Электрическое  сопротивление, Ом, спирали ТЭНа при рабочей температуре

    

   3.2.3 Электрическое сопротивление, Ом, спирали ТЭНа при температуре 20°С

    

 

    где – поправочный коэффициент, учитывающий изменение электрического сопротивления материала в зависимости от температуры ( ).

    3.2.4 Электрическое сопротивление, Ом, спирали до опрессовки ТЭНа

    

  ,

    где  – коэффициент, учитывающий изменение сопротивления проволоки в результате опрессовки (ориентировочно можно принять равным 1,3).

    3.2.5 Длина проволоки в рабочей части ТЭНа, м.

    

    3.2.6 Предусматривается навивка проволочной спирали на стержень диаметром

    

.

    3.2.7 Средний диаметр витка спирали

    

.

   3.2.8 Длина одного витка спирали до опрессовки

    

.

    где 1,07 – коэффициент, учитывающий увеличение » на 7% среднего диаметра витка проволоки (ввиду ее пружинности) при навивке на стержень.

   3.2.9 Активное число витков

   

 

    3.2.10 Длина активной части трубки ТЭНа после опрессовки:

    

    3.2.11 Длина активной части трубки оболочки ТЭНа до опрессовки:

    

,

    где – коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки методом обсадки.