- •5.4.2 Сегментация рынка
- •Аннотация
- •Synopsis
- •1. Технические помещения и задача их обогрева в холодное время года
- •1.1 Требования к техническим помещениям
- •1.2 Предпосылки применения лучистого отопления
- •1.3 Законы и особенности лучистого теплообмена
- •2. Инфракрасные нагреватели. Типы, параметры, условия эксплуатации
- •2.1 Газовые инфракрасные излучатели
- •2.2 Электрические инфракрасные нагреватели
- •3.1 Технические характеристики инфракрасного нагревателя итф "Элмаш-микро"
- •4. Расчет инфракрасного оборудования для обогрева технических помещений
- •4.1 Потери теплоты через ограждающие конструкции помещений
- •4.2 Расчет тепловых потерь ангара 22×44×10 м
- •4.3 Проектирование систем отопления с обогревателями итф "Элмаш-микро"
- •4.3.1 Оптимизация расположения обогревателей
- •4.3.2 Размещение обогревателей в ангаре
- •4.4 Система контроля температуры в ангаре
- •4.4.1 Назначение двухканального регулятора 2трм1
- •4.4.2 Устройство и работа прибора
- •5. Организационно-экономический раздел
- •5.1 Расчет текущих годовых затрат у потребителя Исходные данные для расчета приведены в таблице 5.1
- •5.1.1 Затраты на электроэнергию технологическую
- •5.1.2 Заработная плата с начислениями основных производственных рабочих
- •5.1.3 Затраты на ремонт оборудования
- •5.3 Бизнес план
- •5.3.1 Резюме
- •5.3.2 Краткое описание продукта
- •5.4.2 Сегментация рынка
- •5.4.3 Потенциальная сумма продаж и прогноз объемов продаж
- •5.4.4 Конкуренция
- •5.5 Существо проекта
- •5.5.1 Описание товара
- •5.6 Производственный план
- •5.6.1 Характеристика технологического процесса
- •5.6.2 Необходимое оборудование
- •5.7 Стратегия маркетинга
- •5.8 Организационный план
- •5.8.1 Форма собственности
- •5.8.2 Отношения с местной администрацией
- •5.9 Риск проекта
- •6. Безопасность электропечи
- •6.1 Анализ объекта на действие опасных и вредных производственных факторов
- •6.1.1 Активные опасные и вредные факторы
- •6.1.2 Пассивно-активные опасные и вредные факторы
- •6.1.3 Пассивные опасные и вредные факторы
- •6.2 Обеспечение электробезопасности при обслуживании электроустановок
- •6.3 Эксплуатация проектируемого объекта в условиях чрезвычайной ситуации
3.1 Технические характеристики инфракрасного нагревателя итф "Элмаш-микро"
При обогреве технических помещений с помощью инфракрасных нагревателей необходимо, чтобы во всех точках обогреваемого помещения температура оставалась постоянной и не зависела от места расположения складируемых объектов. В случае, когда инфракрасный нагреватель обдувается вентилятором, температура внутри помещения выравнивается за счет циркуляции воздушных масс. В случае использования инфракрасных нагревателей ИТФ "Элмаш-микро" принудительного обдува нагревателей не предусмотрено. Инфракрасное излучение не нагревает воздух непосредственно. Электромагнитное излучение, проникая на небольшую глубину материала, нагревает его, а затем, вследствие конвективного теплообмена нагретая поверхность отдает тепло воздуху. Кроме того, часть воздуха нагревается за счет конвективного теплообмена горячих частей обогревателя. Таким образом, для равномерного распределения температуры по поверхности складируемых материалов необходимо, чтобы поверхности складируемых материалов облучались излучением одинаковой интенсивности. Инфракрасный нагреватель ИТФ "Элмаш-микро", (рис. 3.1) имеет следующие параметры:
Максимальная потребляемая мощность – 2 кВт;
Нагревательный элемент ЭНЭТИ-К3-220-700-800-20.5
Рис. 3.1. Инфракрасный обогреватель ИТФ "Элмаш-микро".
В наименовании марки нагревательного элемента буквы означают:
ЭНЭ - электронагревательный элемент;
Т - трубчатый;
И - слюдопластовое основание;
Номинальное напряжение – 220 В;
Длина нагревательного элемента – 800 мм;
Внешний диаметр слюдяного покрытия – 30 мм
Установленная безотказная наработка, ч, не менее 5000;
Рабочая температура не более 700 0С;
Количество нагревательных элементов – 3 шт;
Габаритные размеры обогревателя 960×223×280 мм.
Для оптимизации размещения инфракрасных нагревателей в технических помещениях, с целью получения равномерного распределения тепловых лучей по поверхности складируемых материалов, необходимо знать диаграммы направленности обогревателей. Понятие диаграмм направленности, как правило используется в технике антенн. Диаграмма направленности – это распределение интенсивности излучения F( ) на одном расстоянии от точки (0,0,0) (см. рис. 3.2 а) [22].
Для установления диаграммы направленности обогревателя определим распределение температур по плоскому экрану 85×40 см2, расположенному на расстоянии 50 см от обогревателя в поле излучения единичного инфракрасного нагревателя в плоскости параллельной апертуре нагревателя. Поскольку обогреватель симметричен относительно двух своих центральных осей (рис. 3.2 б), то можно сократить количество точек, в которых измеряется температура, в 4 раза.
Эксперимент был построен следующим образом:
Обогреватель был закреплен на плоской вертикальной поверхности, как показано на рис. 3.2 б, плоскость хz параллельна полу.
На расстоянии 50 см от излучающей поверхности обогревателя располагалась рейка перпендикулярная полу. В рейке были просверлены 18 отверстий (расстояние между двумя соседними отверстиями – 5 см) таким образом, что нижнее находилось в точке (0,0,50) см. В отверстия вставлялся термометр, таким образом, что конец термометра (со ртутью) немного выступал со стороны обогревателя. Рейка перемещалась по оси х с шагом 10 см. Температура для положений термометра во всех отверстиях измерялась при фиксированном положении рейки сверху вниз.
Для определения теплового поля было произведено пять серий измерений для различных положений рейки (координаты х) (см. табл. 3.1)
Рис. 3.2. Ориентация обогревателя в сферической системе координат (а), в декартовой (б).
Таблица 3.1 Температуры на расстоянии 50 cм от обогревателя Т 0С, координаты x и y в cм.
|
x=0 |
x=10 |
x=20 |
x=30 |
x=40 |
y=0 |
51 |
52.5 |
46 |
42 |
37 |
y=5 |
50 |
52 |
46 |
42 |
37 |
y=10 |
49 |
52 |
45 |
41 |
36.5 |
y=15 |
48 |
49.5 |
45 |
41 |
36.5 |
y=20 |
47.5 |
49 |
44 |
40.5 |
36 |
y=25 |
45 |
47.5 |
43 |
40.5 |
35 |
y=30 |
44 |
46.5 |
42 |
40 |
35 |
y=35 |
42 |
45 |
41 |
38 |
35 |
y=40 |
37 |
43 |
40 |
36 |
34 |
y=45 |
35 |
40 |
37 |
34 |
33 |
y=50 |
33 |
37 |
35 |
33 |
32 |
y=55 |
32 |
35.5 |
34 |
32 |
31 |
y=60 |
30 |
33 |
32 |
31 |
30 |
y=65 |
28 |
31 |
31 |
30 |
39 |
y=70 |
27 |
29.5 |
31 |
29 |
28.5 |
y=75 |
26 |
28 |
29.5 |
28 |
28 |
y=80 |
24 |
27 |
28.5 |
27 |
28 |
y=85 |
24 |
26 |
27 |
27 |
27 |
В процессе измерения температура окружающего воздуха изменялась и составила (рис. 3.2 б):
Токр_ср=20 0С для серии измерений с положением рейки х=0 см
Токр_ср=22 0С для серии измерений с положением рейки х=10 см
Токр_ср=23 0С для серии измерений с положением рейки х=20 см
Токр_ср=24 0С для серии измерений с положением рейки х=30 см
Токр_ср=25 0С для серии измерений с положением рейки х=40 см
По данным таб. 3.1 построим зависимости распределения температуры по плоскому экрану, расположенному на расстоянии 50 см от обогревателя в вертикальной плоскости (рис. 3.3) и в горизонтальной плоскости (рис. 3.4).
Рис. 3.3. Зависимость температуры плоского экрана в плоскости
Рис. 3.4. Зависимость температуры плоского экрана в плоскости xz
Очевидно, в них присутствует прогрессирующая систематическая погрешность, поскольку температура окружающей среды увеличивалась в процессе измерений. Предположим, что она изменялась линейно, что подтверждается измерениями после каждой серии измерений от 20 до 25 0С. Уменьшим эту погрешность, введя безразмерную температуру, нормированную к температуре окружающего воздуха для каждой серии измерений
где – нормированная к температуре окружающей среды температура, с учтенной систематической погрешностью.
Таблица 3. Нормированные температуры на расстоянии 50 см от обогревателя
|
x=0 |
x=10 |
x=20 |
x=30 |
x=40 |
y=0 |
1,55 |
1,386 |
1 |
0,75 |
0,48 |
y=5 |
1,5 |
1,346 |
1 |
0,75 |
0,48 |
y=10 |
1,45 |
1,364 |
0,957 |
0,708 |
0,46 |
y=15 |
1,4 |
1,25 |
0,957 |
0,708 |
0,46 |
y=20 |
1,375 |
1,227 |
0,913 |
0,688 |
0,44 |
y=25 |
1,25 |
1,159 |
0,87 |
0,688 |
0,4 |
y=30 |
1,2 |
1,114 |
0,826 |
0,667 |
0,4 |
y=35 |
1,1 |
1,045 |
0,783 |
0,583 |
0,4 |
y=40 |
0,85 |
0,955 |
0,739 |
0,5 |
0,36 |
y=45 |
0,75 |
0,818 |
0,609 |
0,417 |
0,32 |
y=50 |
0,65 |
0,682 |
0,522 |
0,375 |
0,28 |
y=55 |
0,6 |
0,614 |
0,478 |
0,333 |
0,24 |
y=60 |
0,5 |
0,5 |
0,391 |
0,292 |
0,2 |
y=65 |
0,4 |
0,409 |
0,348 |
0,25 |
0,16 |
y=70 |
0,35 |
0,341 |
0,348 |
0,208 |
0,14 |
y=75 |
0,3 |
0,273 |
0,283 |
0,167 |
0,12 |
y=80 |
0,2 |
0,227 |
0,239 |
0,125 |
0,12 |
y=85 |
0,2 |
0,182 |
0,174 |
0,125 |
0,08 |
Распределения нормированных температур при z=50 см представлено на рис. 3.5 и рис. 3.6.
Рис. 3.5. Зависимость исправленной нормированной температуры плоского экрана в плоскости уz (z=50 см)
Рис. 3.6. Зависимость исправленной нормированной температуры плоского экрана в плоскости хz (z=50 см)
В технике антенн обычно используется понятие нормированной диаграммы направленности, т. е., в направлении максимума излучения мощность излучения приравнивается единице. Вслед за техникой антенн примем
т.е., максимум температуры равен 1. Графики распределения приведенной исправленной температуры приведены на рис. 3.7, рис. 3.8.
Рис. 3.7. Зависимость исправленной приведенной температуры плоского экрана в плоскости уz (z=50 см)
Рис. 3.8. Зависимость исправленной приведенной температуры плоского экрана в плоскости хz (z=50 см)
Представим распределение температуры по экрану 85×40 см2 в виде изотерм. Изотермы представлены для исправленной, нормированной к максимальной температуре (рис. 3.9 ).
Рис. 3.9. Изотермы нормированной к максимальной температуре (z=50 см)
Опираясь на полученные распределения температур можно определить оптимальное (с точки зрения равномерности инфракрасного излучения) расстояние между одинаковыми обогревателями. Рассмотрим ослабление излучения по мере удаления от обогревателя. Для этого будем отодвигать нагреваемый экран от обогревателя. Температуру будем измерять для двух точек экрана М1(0,0) и М2(0,20)
В результате эксперимента получены следующие значения температур:
Таблица 3.3 Результаты эксперимента
Z (см) |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
М1 |
42 |
42 |
40 |
37 |
31 |
23 |
М2 |
39 |
39 |
38 |
36 |
30 |
23 |
По данным табл. 3.3 построим зависимость изменения температуры по мере удаления от обогревателя для точек М1 и М2 (рис.3.10).
Рис. 3.10. Зависимость температуры контрольных точек по мере удаления от обогревателей
где Т1(z) – температура М1
Т2(z) – температура М2.
Для оценки динамики роста температуры во времени при включении обогревателя проведем измерения температуры точки М1 во времени.
Таблица 3.4 Динамика роста температуры контрольной точки в процессе разогрева обогревателя
τ, мин. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Т, 0С |
20 |
20 |
21 |
22 |
24 |
26 |
27 |
28 |
29 |
τ, мин. |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
Т, 0С |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
34,5 |
35 |
35,5 |
36,5 |
τ, мин. |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
Т, 0С |
37 |
38 |
38,5 |
39 |
39,5 |
40 |
40 |
41 |
41 |
По данным табл. 3.4 построим зависимость изменения температуры во времени после включения обогревателя для точки М1 (рис.3.11).
Рис. 3.11 Зависимость температуры контрольной точки в процессе разогрева обогревателя
T(τ) – температура точки М1.
Таким образом, обогреватель разогревается до своей рабочей температуры за 30 минут.