4. Расчет электронагревательных установок для создания микроклимата

Обогрев животноводческих помещений может осуществляться различными электронагревательными установками: электрическими калориферами, электробогреваемыми полами с различного рода нагревателями, электрообогреваемыми панелями и т.п. Выбор типа электронагревательных устройств осуществляется с учетом большого количества факторов: вида и возраста животных и птицы, технологии их содержания, типа обогреваемого помещения и конструкции его ограждений и т.д. У каждого нагревательного устройства, используемого для создания микроклимата, есть свои достоинства и недостатки.

4.1. Расчёт электрокалориферной установки.

Поскольку в большинстве животноводческих помещений микроклимат создают, используя принудительную вентиляцию с подогревом приточного воздуха при помощи электрокалориферов, теплогенераторов или приточно-вытяжных установок с электроподогревом воздуха, и естественную вытяжку загрязненного воздуха, то для дальнейшего расчета необходимо выбрать принципиальную схему отопительно-вентиляционной системы (количество электрокалориферных установок и схему воздуховодов). При этом необходимо учитывать следующие обстоятельства: размеры помещения, наличие и местоположение вентиляционных камер, в которых устанавливается отопительно-вентиляционное оборудование, вид и возраст животных, условия их содержания и т.п, /3,7,8/.

После выбора принципиальной схемы отопительно-вентиляционной системы (количества приточных установок n), дальнейший расчет ведется на одну приточно-отопительную систему, которая должна обеспечить воздухообмен в объеме L/n при тепловом потоке Р/n.

Мощность электрокалориферной установки определяется по формуле:

,

где

–

к.п.д. электрокалорифера, в зависимости от места установки, 0,92…1.

Преобразование электрической энергии в тепловую осуществляется в специальном нагревателе основным элементом которого, является нагревательная спираль, как правило, из нихрома, закрепляемая на специальных держателях или помещаемая в трубку из стали или металлических сплавов. Электрический нагреватель, изготовленный в виде трубки со спиралью внутри, получили название трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов). В качестве нагревательных элементов рекомендуется использовать оребренные ТЭНы.

Число ТЭНов в электрокалорифере z_нпринимается кратным трем, причем мощность одного ТЭНа не должна превышать 1,5…3 кВт, а температура поверхности оребрения во избежание появления в подогретом воздухе продуктов возгонки (сгоревшие частицы пыли, пуха и т.п.) не должна превышать 180…200⁰С. Кроме того, при определении количества ТЭНов необходимо учитывать их компоновку в калорифере. Количество рядов ТЭНов по направлению движения воздуха должно быть не более 3…4. Количество ТЭНов в ряду зависит от их общего количества, а также от подачи вентилятора. В последующем количество ТЭНов может быть уточнено при расчете их теплового режима.

При электрическом расчёте ТЭНа необходимо задаться действительной температурой спирали, выполняемой, как правило, из нихромовой проволоки и определить расчетную температуру:

где	tд	-	действительная температура спирали, (tд  800…1000^оС);
	kм	–	коэффициент монтажа, учитывающий ухудшение охлаждения по сравнению со стандартными условиями (вытянутая проволока при неподвижном воздухе), поэтому коэффициент монтажа всегда меньше единицы;
	kc	-	коэффициент среды, учитывающий улучшение охлаждения, поэтому он всегда больше единицы.

Результаты расчетов в значительной мере зависят от достоверности значения k_м и k_с. Значения k_м и k_с приведены в таблицах 4.1 и 4.2, / 1,2,3/.

Таблица 4.1 - Значения коэффициента монтажа

Конструктивное выполнение нагревателя	kм
Проволока, натянутая горизонтально в спокойном воздухе	1,0
Проволочная спираль в спокойном воздухе	0,8-0,9
Проволочная спираль на огнеупорном держателе	0,7
Проволока, навитая на огнеупорный держатель в спокойном воздухе	0,6-0,7
Нагревательные сопротивления между двумя слоями тепловой изоляции (закрытые электроплитки, некоторые трубчатые электронагреватели)	0,5
Нагревательные сопротивления с мощной тепловой изоляцией (ТЭНы, электрообогреватели почвы, полы и т.п.)	0,3-0,4

Меньшие значения k_м берут для меньших диаметров проволоки, большие - для больших.

Таблица 4.2 - Значения коэффициента среды

Условия окружающей (нагреваемой) среды	kс
Проволочная спираль в воздушном потоке	1,1-1,5
Нагревательные элементы, погруженные в воду	2,5
Нагревательные элементы, омываемые потоком жидкости	3-3,5