5.4 Вопросы для самоконтроля знаний

5.4.1 От чего зависит удельное сопротивление воды?

5.4.2 Как будет выглядеть продолжение кривой мощности при температурах выше 80⁰С?

5.4.3 Что Вы предложите в случае большого или малого удельного сопротивления воды в системе отопления?

5.4.4 Каковы основные правила электробезопасности при эксплуатации электрических водонагревателей?

5.4.5 Дайте оценку возможности применения электродного нагрева для пищевых целей. В каких случаях это возможно и в каких - нет, почему?

5.4.6 Каким образом регулируется мощность электродного водонагревателя.

5.4.7 Какие преимущества и недостатки у электродных нагревателей?

6 Лабораторная работа № 6

Исследование элементного нагрева

и электрокалориферной установки

Цель работы. Изучение устройства и принципа действия электрокалориферной установки, определение опытным путем основных энергетических показателей установки.

6.1 Общие сведения

В изучаемой электрокалориферной установке нагрев воздуха осуществляется продувкой его посредством вентилятора через оребренные трубчатые электронагреватели (ТЭН), которые объединены в три секции и расположены со стороны всасывания воздуха; мощность нагрева регулируется ступенчато (100, 67, 33 ) посредством включения различного числа секций.

Все электрокалориферы должны соответствовать ТУ 3442-001-17711515-00 Сертификат соответствия № РОСС RU.АЯ04.В2797. Электрокалориферная установка состоит из установленных на общей раме калорифера ЭКО, центробежного вентилятора с электродвигателем и патрубка с мягкой вставкой. Калорифер ЭКО представляет собой каркас прямоугольного сечения, внутри которого в три ряда расположены оребренные трубчатые нагреватели – ТЭНы. Каждый ряд ТЭНов представляет собой автономную электрическую секцию, в которой нагреватели соединены в «звезду». Вентилятор соединяется с ЭКО через патрубок и мягкую вставку. Электрокалориферная установка работает на ступенях 100; 66,7 и 33,3 % или на 50 % от установленной мощности. В электрокалориферной установке ЭКОЦ-5 патрубок и мягкая вставка отсутствуют, т.к. малые вибрации позволяют установить калорифер непосредственно на вентилятор. Для управления ЭКОЦ применяются специально разработанные шкафы управления типа БУ, которые обеспечивают: подключение к сети; защиту от перегрузки и перегрева; автоматическое управление ЭКОЦ по установленной температуре (от 0°С до +120°С); индикация режимов работы установки и выбор подключенной мощности калорифера. Защиту электрокалориферной установки: от токов короткого замыкания; перегрузки по току; перегрева калорифера и индикацию аварийных режимов обеспечивает шкаф автоматического управления типа БУ. Для аварийного отключения калорифера предусмотрено температурное реле типа ТК-20, которое размыкает контакты при повышении температуры в корпусе ЭКО выше +140°С. Электрокалориферные установки серии ЭКОЦ предназначены для нагрева и подачи воздуха в системах создания микроклимата, в зданиях промышленного, коммунального, бытового, культурного, сельскохозяйственного назначения, а также торговых точек, ремонтных мастерских, гаражей и т.д. при условии, если окружающая среда невзрывоопасна и не содержит значительного количества токопроводящей пыли. Вид климатического исполнения УХЛ4 по ГОСТ 15150-69 для работы при температуре от минус 10°С до +40°С. Электрокалориферную установку ЭКОЦ и блок управления необходимо устанавливать в отдельном помещении с ограждающими конструкциями из несгораемых материалов, или в пристройке с непосредственным выходом на улицу, отделенной от основного здания глухой несгораемой стенкой (допускается устройство вентиляционного канала) и перекрытиями, предел огнестойкости которых должен быть не менее 0,75 час.

Для определения основных параметров электрокалориферной установки используют следующие расчетные соотношения.

Мощность нагревательных элементов Р_НЭ, кВт

P_НЭ =3U_Ф·I_Ф, (6.1)

где U_Ф ,I_Ф - фазные напряжения и ток соответственно.

Количество тепловой энергии, генерируемой электрокалорифером на нагрев Q_Т, кДж

Q_T = ρ_В·V_τ · C_В ·(Т_вых-Т_вх), (6.2)

где ρ_В – плотность воздуха, принимаем ρ_В =1,35 кг/м³;

V_τ – секундный расход воздуха, проходящего через нагреватель м³/с;

С_В – удельная изобарная теплоёмкость воздуха, С_В= 1 кДж/кг·К;

Т_вых и Т_вх – соответственно температура на выходе и входе.

Секундный расход воздуха, проходящего через нагреватель V_τ , м³/с:

V_τ = А·v_B, (6.3)

где А – сечение воздуховода, м²;

v_B – скорость воздушного потока, м/с.

Полная электрическая мощность, потребляемая электрокалорифером P_уст, кВт

P_уст=P_н.э.+ P_дв, (6.4)

где P_уст - потребляемая мощность установки, Вт;

P_н.э – мощность нагревательного элемента, Вт;

P_дв – мощность двигателя вентилятора, Вт.

Коэффициент полезного действия исследуемой электротехнологической установки

 = ρ_В·V_τ · C_В ·(Твых-Твх)/ P_уст. (6.5)