Практичне заняття №10

Тема: Вибір елементних електричних водонагрівачів.

Навчальна мета:

Знати: Методику розрахунку потужності електротеплогенеруючих установок гарячого водопостачання. Будову та принцип роботи електроводяного котла.

Уміти: Розраховувати потужність електричного водонагрівача.

Основні питання заняття

1. Вибір електричних водонагрівачів.

2. Будова та принцип роботи електродного водяного котла типу КЭВ-0,4. Робота в автоматичному режимі керування.

Література:

1. Кудрявцев И. Ф. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок. – М.: Агропромиздат, 1998. – 480 с.

2. Гончар В. Ф. Тищенко Л. П. Електрообладнання і автоматизація сільськогосподарських агрегатів і установок. – К.: Вища школа, 1989. – 343 с.

1. Вибір електричних водонагрівачів.

За принципом нагрівання води електричні водонагрівачі поділяють на елементні та електродні, за принципом дії – непроточні і проточні.

Проточні водонагрівачі: ЭПВ-2А; ВЭП-600; САЗС (елементні).

Непроточні (ємнісні): УАП, САОС (елементні).

Потужність електротеплогенеруючої установки гарячого водопостачання з вільним графіком електроспоживання визначають за формулою:

;

де Q_max – максимальне годинне споживання теплоти, ;

η – ККД електроводонагрівальної установки з урахуванням втрат теплоти в системі розподілення гарячої води.

Потужність електротеплогенеруючої установки з акумулятором теплоти з вільним графіком електроспоживання:

;

де Q_доб – добове споживання теплової енергії, кДж;

η – ККД установки.

Задача 1. Вибрати проточний електричний водонагрівач для молочної ферми на 400 корів (без телят) для підігрівання води в системі автонапування при таких вихідних даних: добова норма споживання води на 1 голову α = 0,065 м³; температура води θ₂ = 10°С; коефіцієнт добової нерівномірності споживання води к_д = 1,2; коефіцієнт годинної нерівномірності к_г = = 1,8; споживання електроенергії здійснюється за вільним графіком.

Вибрати ємнісний електроводонагрівач, вода якого використовується для обмивання вимені корів перед доїнням, миття доїльної апаратури та молокопроводу. Добове споживання теплової енергії на ці види робіт:

кДж/год.

Температура води у водопроводі в зимовий період θ₁ = 5°С. Питома теплоємність води с = 4,19 .

Розв’язання:

1. Визначаємо добові витрати води на напування корів.

;

де к_д, к_г – добовий та годинний коефіцієнти нерівномірності споживання води;

α – добова норма споживання води на одну голову, м³;

N – кількість голів худоби;

ρ – густина води, кг/м³, ρ = 1000 кг/м³.

кг.

Потужність водонагрівача при вільному режимі електроспоживання визначаємо за формулою:

;

де k_p – коефіцієнт резерву (1,1…1,25);

k_вп – коефіцієнт власних потреб (1,02…1,05);

η_ту – ККД теплогенеруючих установок (0,85…0,95);

η_тм – ККД що враховує втрати в теплових мережах;

Q_max – розрахунковий (суміщений) максимум теплових навантажень, який визначається максимальною ординатою добового графіку (кДж/год).

Згідно вихідних даних максимум теплових навантажень Q_max дорівнює максимуму одного процесу – напування Q_н, а оскільки напування відбувається цілодобово, то:

кДж/год;

Приймаємо k_p = 1; k_вп = 1,02; η_ту = 0,9; η_тм = 0,94.

Тоді

кВт.

За таблицею 10.1 вибираємо водонагрівач САЗС 800/90-Н1 потужністю 18 кВт.

Таблиця 10.1

Технічні характеристики проточних електричних водонагрівачів

Типи водонагрівача	Номінальна потужність, кВт	Робоча температура, °С	Продуктивність, м^3/год
ВНС-600/0,2…0,9 (ЭПВ-2А)	12	16…90	0,16
ВЭП-600	10,5	10…22	0,15
САЗС-400/90Н1	12	16…90	0,16
САЗС-800/90Н1	18	16…90	0,21
САЗС-1600/90Н1	30	16…90	0,4

2. Потужність водонагрівача (ємнісного) визначимо за формулою:

.

Приймаємо k_p = 1,1; k_вп = 1,02; η_ту = 0,9; η_тм = 0,94.

кВт.

За таблицею 10.2 вибираємо два ємнісних водонагрівача типу САОС-1600/90Н1, кожен потужністю 30 кВт.

Таблиця 10.2

Технічні характеристики ємнісних електричних водонагрівачів

Типи водонагрівача	Корисна ємність,м^3	Номінальна потужність, кВт	Тривалість нагрівання, до ном. температури, год
САОС-400/90Н1	04	12	3,5
САОС-800/90Н1	0,8	18	6
САОС-1600/90Н1	1,6	30	6

2. Будова та принцип роботи електричного водяного котла типу КЭВ-0,4. Робота в автоматичному режимі керування.

Котел призначений для опалення і отримання гарячої води для технологічних потреб. Номінальні значення температури води на виході 95°С, на вході 70°С, максимально допустима температура на виході 130°С.

На рис. 10.1 наведена конструктивна схема котла з пластинчатими електродами. Система теплопостачання з котлом обов’язково містить циркуляційний насос.

Рис. 10.1. Електродний водогрійний котел типу КЭВ-0,4:

1 – корпус; 2 – пластинчаті електроди; 3 – діелектричні пластини; 4 – рукоятка механізму

піднімання діелектричних пластин.

Корпус 1 котла виконаний із стандартної труби і має вхідний і вихідний патрубки для нагрітої води. В середині котла на ізоляторах укріплення електродна система у вигляді пакета пластинчатих електродів 2 що утворює з’єднання «подвійний трикутник».

Регулювання потужності досягається введенням між електродами діелектричних пластин 3.

Котел може працювати в автоматичному і ручному режимах керування.

В автоматичному режимі перемикач SA (рис. 10.2) знаходиться в положенні «А», циркуляційний насос включений – блок-контакт KV5 замкнутий. Двопозиційне управління роботою котла здійснюється по температурі води на виході із котла (електроконтактний термометр SK1) і температурі в системі (повітря в опалювальному приміщенні або води в акумуляторному резервуарі – температурне реле SK2.

Рис. 10.2. Принципіальна електрична схема електродного водогрійного

котла КЭВ-0,4.

Верхній контакт SK1 налагоджений на мінімальне, а нижній – на максимальне значення температури води. При температурі в системі нижче заданої контакт SK2 замкнутий, а при температурі води на виході із котла нижче мінімального значення замкнутий верхній контакт SK1. При цьому реле KV1 включено, KV2 відключено і своїм контактом KV2.2 через реле KV3 живить котушку контактора КМ, який подає напругу живлення на електродну систему.

Коли температура води на виході перевищить мінімальне значення, розімкнуться верхній контакт SK1, втратить живлення реле KV1 і своїм розмикаючим контактом підготує до включення реле KV2. При досягненні максимальної температури спрацює KV2 і через KV3 знеструмить котушку контактора КМ, який відключить котел від мережі. Повторне вмикання відбудеться, коли температура води стане нижче мінімальної і замкнеться верхній контакт SK1. Нижнє коло схеми призначене для виносної сигналізації.

Контрольні питання

1. Як визначається потужність водонагрівача при вільному графіку електроспоживання?

2. Як визначається потужність водонагрівача при визначеному графіку електроспоживання?

3. Поясніть методику побудови графіку добового теплового навантаження теплогенеруючої установки.

4. Поясніть методику побудови інтегральних графіків добового теплопостачання та теплового споживання.

5. Якими факторами визначається потужність електротеплогенеруючої установки гарячого водопостачання?