- •Практическая работа 1 Расчет полезной мощности для эту Периодического и непрерывного действия
- •Расчет мощности эту непрерывного действия
- •Температурные режимы некоторых с/х тепловых процессов
- •Практическая работа 2 Расчет тепловых потерь
- •Определение температуры элементов эту
- •Расчет мощности по удельному расходу эл. Энергии.
- •Практическая работа 3
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФГОУ ВПО
«Орловский государственный аграрный университет»
Методические указания для выполнения практических работ по курсу
«Электротехнология»
А.В. Виноградов
Орел 2007
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 1
Расчет мощности электротермических установок (ЭТУ)
Расчет основывается на решении уравнения теплового баланса, которое выражается уравнением:
Qпос = Qрас , Дж
где:
Qпос – сумма поступающей тепловой энергии
Qрас – сумма расходуемой тепловой энергии
Уравнение теплового баланса записывается более подробно
Qэн + Qбо + Qэо + Qср +… = Qпол + Qвсп + … +Qпот
где:
Qэн – тепловая энергия электрических нагревателей
Qбо – тепловая энергия биологических объектов
Qэо – тепловая энергия электрооборудования
Qср – тепловая энергия солнечной радиации
Qпол – тепловая энергия полезно расходуемая
Qвсп – тепловая энергия затраченная на нагрев вспомогательных устройств
Qпот – тепловая энергия потерь
Каждая составляющая в уравнении энергобаланса может быть записана также более подробно, в том числе составляющие потерь.
Например, для помещения потери записываются:
Qпом =Qо + Qг + Qа + Qин +…+ Qв + Qи , Дж
Где:
Qо – потери через ограждения (двери, окна, стены …) зависит от ориентации помещения, от скорости ветра и т.д.
Qг – потери через грунт (пол)
Qа – потери на аккумуляцию тепла полом в помещениях, грунтом в теплицах и т.д. Зависит от разности температур пола и воздуха.
Qин –потери, обусловленные инфильтрацией воздуха в помещениях
Qв – потери тепла с вентиляционным воздухом, зависит от кратности воздухообмена, температуры воздуха и т. д.
Qи – расход тепла на испарение влаги (особенно в теплицах)
Расчет мощности ЭТУ
При нагреве, испарении или плавлении материалов общий вид уравнения теплового баланса следующий:
Qпотр = Qпол + Qт + Qэ Дж
Где:
Qпотр – энергия потребляемая из сети
Qпол – полезно используемая энергия
Qт – сумма тепловых потерь в окружающую среду на нагрев конструкций, тары.
Qэ – потери энергии в электрических элементах (трансформаторах, преобразователях, цепях управления)
Аналогично тепловому выглядит баланс потоков мощностей:
Рпотр = Фпол +Фт + Рэ Вт
Где:
Рпотр – потребляемая из сети эл. мощность
Фпол – полная тепловая мощность
Фт – тепловая мощность потерь
Рэ – эл. мощность потерь
При этом:
Фт = Фо + Фк
Где:
Фо – тепловой поток потерь через ограждения
Фк – тепловой поток на нагрев конструкций, тары
Практическая работа 1 Расчет полезной мощности для эту Периодического и непрерывного действия
Расчет для установок периодического действия производится с учетом времени, за которое необходимо произвести нагрев и теплоемкости материала. При этом определяется полезная мощность, которую необходимо затратить. Полная мощность рассчитывается затем с учетом КПД установки.
А) При нагреве материалов:
Фпол = Вт.
Б) При испарении материалов
Фпол = Вт.
Где:
qи – удельная теплота испарения.
В) Нагрев и испарение смеси материалов
Фпол = - нагрев смеси
Фпол = - испарение смеси
Г) При плавлении материалов
Фпол =
В указанных формулах:
m – масса, кг
с – удельная теплоемкость материала, кДж/кг*К
mi – масса для i – того компонента смеси, кг
- конечная и начальная температура, К или °С
- температура испарения, плавления, К или °С
- удельная теплота испарения и плавления материалов соответственно;
t – время, с.
Расчет мощности эту непрерывного действия
Расчет производят по изменению энтальпии нагреваемого материала:
Фпол = Вт
где:
mt – производительность установки по массе кг/с
h2, h1- конечное и начальное, соответственно, теплосодержание (энтальпия) материала Дж/кг
Если в процессе нагрева удельная теплоемкость изменяется мало, то как и в случае ЭТУ прерывистого действия расчет ведут не по изменению энтальпии, а по изменению температуры материала от tнач до tкон.
Например при нагреве
Фпол = , Вт
При испарении (паровой котел)
Фпол = Вт
При плавлении
Фпол = Вт
Температурные режимы некоторых с/х тепловых процессов
Нагрев воды:
Для отопления – 70 –95
Для мойки молочного оборудования – 55 – 65
Для поения животных –12 –15
Для полива растений – 20 – 25
Для пастеризации молока – 65 длительная
71 – кратковременная
85 – высокотемпературная
Отопление:
Животноводческих помещений – 8 – 20
Птицеводческих помещений – 16 – 35
Теплиц и парников – 20 – 30
Подогрев воздуха для интенсивного вентилирования С/Х продукции – 10 – 35
Обогрев полов животноводческих и птицеводческих помещений –14 – 36
Обогрев почвы парников и теплиц –18 – 25
Практическая работа 2 Расчет тепловых потерь
1) Тепловая энергия, расходуемая на нагрев конструкции ЭТУ (Фк) определяется:
Фк= Вт
2) Потери в окружающую среду. В общем случае они связаны с тремя способами передачи теплоты:
конвекцией;
теплопроводностью;
излучением.
Для многих практических задач при поток мощности определяется следующим образом:
Фо =
Rвн=
Rнар=
Используя приведенные формулы можно определить теплопотери помещений, печей, с плоскими поверхностями и т.п.
Коэффициент конвективной теплоотдачи на границе стенка – воздух находится в пределах = 4 - 15 для диапазона температур тепловых С/Х процессов.
Для определения предложено большое число формул, базирующихся на экспериментальных данных.
Например:
Для вертикальных стенок и труб = 3,26· ,
Для горизонтальных поверхностей, обращенных теплоотдающей поверхностью вверх = 2,55· ,
Для горизонтальных поверхностей, обращенных теплоотдающей поверхностью вниз = 1,63· , ;
Для принудительной конвекции зависит главным образом от скорости движения среды.
При принудительном движении воздуха вдоль стенки скорости
W 5 м/с
=7,12
Потери энергии в электрических элементах ЭТУ составляют от 3-х до 8 % номинальной мощности.
В высокочастотных установках индукционного и диэлектрического нагрева эти потери могут достигать 25 – 50 %