Электрокалориферная установка для отопительно-вентиляционной системы птичника для бройлеров

Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Республики Беларусь

Белорусский Аграрный Технический Университет

Кафедра Электрооборудования с/х предприятий

Автореферат

по дисциплине «Электротехнология»

на тему

«Электрокалориферная установка для отопительно-вентиляционной системы птичника для бройлеров» Выполнил: студент 4 курса АЭФ

4эпт группы Федосеев А.А.

Руководитель: Пашинский В.А

Минск – 2008

Введение

Микроклимат – это совокупность условий окружающей среды в некотором ограниченном пространстве, например в помещении или его части. Благоприятный микроклимат стимулирует жизнедеятельность и продуктивность животных и птицы, рост растений в сооружения защищенного грунта, способствует сохранности сельскохозяйственной продукции в хранилищах.

Важнейший параметр микроклимата – температуру – поддерживают в помещениях с помощью систем отопления и вентиляции или кондиционирования воздуха.

Электротермическое оборудование применяют в животноводческих, птицеводческих, подсобных и вспомогательных помещениях, сооружения защищенного грунта и хранилищах сельскохозяйственной продукции.

Создав оптимальный микроклимат, можно при одинаковом уровне кормления увеличить прирост живой массы КРС на 20…25%, надой молока на 15…20%, сократить отход молодняка на 10…15%, снизить потери продукции в хранилищах на 10…20%, получать в течение года свежие овощи, а также продлить срок службы оборудования или помещений.

По функциональному назначению различают:

- оборудование общего отопления;

- местного обогрева;

- смешанное.

По способу использования электрической энергии:

- прямого (с аккумуляцией теплоты и без нее) отопления;

- косвенного (с тепловыми насосами и теплообменниками) отопления.

В зависимости от применяемого оборудования существуют следующие виды отопления: элетрокалориферное, электрокотельное, электропечное, элементное, лучистое и комбинированное.

Для общего отопления в животноводческих помещениях, в основном, применяют электрокалориферные установки, электрокалориферы, электропечи, электрокотельные, электротепловые насосы и кондиционеры воздуха. Для местного – электрообогреваемые полы и панели, установки инфракрасного, напольного и комбинированного обогрева.

1 Расчет мощности электрокалориферной установки

Расчет ведем по методике, описанной в пункте 3 [1].

Расчётный тепловой поток для помещения молочно-товарной фермы определяем по формуле (1) [1] :

(1.1)

где qo – отопительная характеристика здания, Вт/(м3.°C), из исходных данных qo = 0.55Вт/(м3.°C);

V – внутренний объем помещения, м3;

rв – плотность воздуха, rв = 1.29кг/м3 (пункт 3 [1]);

Cв – удельная теплоемкость воздуха, Cв = 1000 Дж/(кг.°С);

L – подача вентиляционного воздуха, м3/с;

tв – температура воздуха внутри помещения, из исходных данных tв = +14°С;

tн – расчетная температура наружного воздуха, из исходных данных tн = -8°С;

Фж – поток теплоты, выделяемый от животных, Вт.

Расчетный объем помещения определяем по формуле (2) [1]:

 (1.2)

где V0 – удельный объем помещения (на одну голову скота), из исходный данных V0 = 0,4м3/гол;

N – количество животных в помещении, из исходных данных N = 30000гол.

Подставляя числовые значения в формулу (1.2), получаем:

0,4*30000=12000,м³

Подачу вентиляционного воздуха приближенно определяем по формуле (3) [1]:

 (1.3)

где l – удельная подача воздуха, для коров принимаем

l = 750м3/(кг.ч) (таблица 10.11 [3]);

m1 – средняя масса одного животного, из исходных данных

m1 = 1кг;

0.8 – Коэффициент учитывающий дополнительный приток воздуха за счёт инфильтрации. Подставляя числовые значения в формулу (1.3), получаем:

L=(0/8*0,75*10^3*1*30000)/3600=5 м³/с,

Поток теплоты от животных определяем по формуле (4) [1]:

 (1.4)

где Ф1 – явные тепловыделения одним животным, для коров принимаем Ф1 = 8,49Вт/гол (таблица 10.9 [3]).

Подставляя расчетные значения в формулу (1.4), получаем:

Ф_ж=8,49*30000=254700Вт

Используя полученные данные, определяем расчётный тепловой поток по формуле (1.1):

Ф=(0,55*12000+1.29*1000*5)*(14+8)-254700=32400 Вт

Установленную мощность электрокалориферной установки (ЭКУ) определяем по формуле (5) [1]:

 (1.5)

где Кз – коэффициент запаса, в соответствиями с рекомендациями пункта 3 [1], принимаем Кз = 1,1;

h – коэффициент полезного действия (КПД) установки, принимаем h = 0,9.

Получаем:

Р=1,1*32400/0,9=39,6 кВт

Затем, по установленной мощности ЭКУ определяем единичную мощность установки Pэку, и их количество nэку. При выборе руководствуемся:

- соображениями надежности снабжения;

- равномерностью распределения подогретого воздуха;

- возможностью размещения установок в помещении.

Выбираем 4 ЭКУ мощностью каждая по 9,9 кВт. Ближайшая большая мощность в размерном ряду – 10 кВт.

Определяем количество трубчатых нагревательных элементов (ТЭНов) в установке:

10/1.8=6 шт

Принимаем zэку = 6 шт. Число ТЭНов должно быть кратным 3 (количество фаз), кратным числу ступеней регулирования nсек = 2 (таблица 4 [1]).

Определяем количество ТЭНов в фазе установки:

1 шт

Принимаем Z_фв=1 ТЭН.

Действительная мощность установки определяется по формуле (9):

 (1.6)

Получаем:

Р_эку.д=3*2*1*1.8=10,8 кВт

Предельное отклонение полученного значения действительной мощности ЭКУ Pэку.д. допускается в пределах от –10% до +10%. В нашем случае это условие выполняется:

Суммарная мощность всех калориферных установок определяется по формуле (8) [1]:

 (1.7)

Имеем:

Расчет трубчатых электронагревателей.

Расчет ведем по методике описанной в пункте 4 [1].

Исходные данные к расчету:

-      мощность ТЭНа: P1 = 1,8кВт;

-      питающее напряжение: U = 220 В;

-      длина активной части ТЭНа: Lакт = 0.48м;

-      форма ТЭНа: прямая;

-      условия эксплуатации: нагрев движущегося воздуха, теплопередача от ТЭНов осуществляется конвекцией, допустимая температура поверхности трубки tтр для условий отопительно-вентиляционных систем сельскохозяйственных помещений 180°С;

-      диаметр трубки dтр.нар. = 13мм (таблица 5 [1]);

-      площадь теплоотдачи A1 = 0.27м2 (таблица 5 [1]);

Исходя из предварительных расчетов, подбираем высоту окна калорифера для данного случая. Из таблицы 6 [1] выписываем основные размеры калорифера СФО-10/0,5Т-И1 и заносим их в таблицу 4.1.

Таблица 2.1 Основные размеры калорифера СФО-10/0,5Т.

Тип калорифера	Размеры, мм
	H	H1	A	B
СФО-10/1Т-И1	140	220	184	185

ТЭНы размещаем вертикально в шахматном порядке в 3 ряда. В каждом ряду размещаем 2 ТЭНа. Проверим возможность размещения ТЭНов в данном калорифере.

Диаметр оребренного ТЭНа - 40мм (в среднем), Расстояние между осями ТЭНов – 50 … 60мм. Следовательно: 50 * 2 = 100мм <= H = 140мм – условие выполняется, следовательно, для данного случая принимаем типовые размеры калорифера СФО-10/0,5Т-И1.

2 Проектирование ТЭНа

Выбираем сплав сопротивления для спирали и материал оболочки. Для спирали используем нихромовый сплав Х20Н80–Н, для оболочки ТЭНа используем углеродистую сталь.

Обосновываем рабочую температуру спирали tсп, исходя из условий:

1.   tсп <= 0,6.tдоп,

где tдоп – максимальная допустимая температура для нихромового сплава Х20Н80–Н, из таблицы 5.4 [2] tдоп = 1100°C

Получаем: 0,6.tдоп = 0,6.1100 = 660°C. Принимаем tсп = 630°C.

2.   обеспечения достаточного срока службы нагревателя;

3.   обеспечения необходимой по технологическим условиям поверхности трубки.

Предварительно определяем диаметр проволоки спирали d, в следующей последовательности:

1.   Находим сопротивление спирали при рабочей температуре Rt, Ом:

 (2.1)

где e - коэффициент, учитывающий уменьшение сопротивления ТЭНа при опрессовке, e = 0.77.

2.   Рабочий ток определяем по формуле (11) [1]:

 (2.2)

Имеем:

3.   Находим расчетную температуру спирали применительно к условиям составления таблиц нагрузок:

 (2.3)

где kм – коэффициент монтажа, принимаем kм = 0.85;

kс – коэффициент среды, принимаем kс = 1.3;

Подставляя числовые значения, получаем: