Tтр = 155,7 °С не превышает допустимую температуру для выбранного материала (углеродистая сталь): 155,7°С <= 350°С;

1.   tтр = 155,7 °С не превышает допустимую температуру для выбранного материала (углеродистая сталь): 155,7°С <= 350°С;

2.   tтр = 155,7 °С соответствует технологическим требованиям на нагрев, т.е. не превышает 180°С: 155,7°С <= 180°С.

Температуру спирали определяем по формуле (23) [1]:

 (2.15)

где lн – теплопроводность наполнителя (для периклаза lн = 1Вт/(м.°С));

 (2.16)

Kсп – коэффициент, учитывающий различие условий теплообмена на модели и в реальном нагревателе, определяется по формуле (24):

Подставляя ранее рассчитанные значения, получаем:

Окончательно имеем:

Рассчитанная температура спирали удовлетворяет условию пункта 4[1] и не превышает допустимую для материала проволоки: 335,1°С<=630°С;

Выбор электродвигателя для привода вентилятора.

Согласно указаниям пункта 5 [1] подбираем электродвигатель для вентилятора. Необходимая подача воздуха вентилятором ЭКУ с учетом потерь и подсосов воздуха в воздуховодах определяем по формуле (25) [1]:

 (3.1)

где k – коэффициент, учитывающий потери и подсос воздуха в воздуховодах. Для стальных воздуховодов длиной до 50м принимаем k = 1.1.

Подставляя числовые значения, получаем:

В ЭКУ типа СФОЦ используют центробежные вентиляторы, способные развивать высокое давление при достаточно большой подаче. По номограмме пункта 8.7 [3] по расчетному напору вентилятора DP = 350Па (из задания на проектирования) и необходимой подаче воздуха L = 871,2 м3/ч выбираем центробежный вентилятор типа ВЦ 4-75 марки Е3.15.105-1.

Мощность электродвигателя для привода вентилятора определим по формуле (26) [1]:

 (3.2)

где kз – коэффицент запаса, принимаем kз = 1,4;

hп – КПД передачи hп = 1;

hв – КПД вентилятора, принимаем hв = 0.9;

В итоге имеем:

По таблице 8.16 [3] определяем двигатель, которым комплектуется вентилятор. Двигатель асинхронный короткозамкнутый серии 4АА63В4.

Данные по комплектации вентиляционного агрегата сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Комплектность вентиляционного агрегата с вентилятором ВЦ 4-75.

Обозна-чение	Вентилятор ВЦ 4-75			Электродвигатель
	Номер	Диаметр колеса, % номинального	Частота вращения, мин-1	Тип	Мощность, кВт	Частота вращения, мин-1	Мас-са, кг.
Е3.15.105-1	3,15	105	1365	4АА63В4	0,37	1365	38,1

Выбор и проверочный расчет серийной ЭКУ.

Выбор серийной ЭКУ.

Задача выбора серийной ЭКУ состоит в определении типоразмера установки и их числа. Выбор производим по трем основным параметрам:

1.   Тепловой мощности P, кВт;

2.   Подаче воздуха вентилятора L, м3/ч;

3.   Давлению вентилятора DP, Па.

Для нашего случая выбираем установку типа СФОЦ10/0,5-И1. Технические данные данной установки заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Технические данные установки СФОЦ10/0.5-И1.

Установленная мощность, кВт	В том числе электрокалорифера, кВт	Подача воздуха, м3/ч		Напор вентилятора, Па		Число секций электрокалорифера, шт		Число ТЭНов, шт		Мощность секции, кВт
10	9,6	800		350		2		6		4,8
Температура выходящего воздуха, не более, °С			Напряжение сети, В		Частота тока, Гц		Число фаз, шт		Схема соединения
50			380/220		50		3		Y

Проверочный расчет.

Задача проверочного расчета состоит в определении температуры воздуха на выходе из калорифера, которая не должна превышать 50°С и температуры поверхности ТЭНов, допустимое значение которой 180°С

Необходимость в проверочном расчете возникает в том случае, если условия работы ЭКУ отличаются от тех, которые указаны в паспорте.

Определяем температуру воздуха на выходе из калорифера по формуле (27) [1]:

 (4.1)

Получаем:

Среднюю температуру внутри калорифера определим по формуле (2.11):

Так как геометрические размеры ЭКУ в предварительном расчете мы брали аналогичными размерам СФОЦ10/0,5-И1, то коэффициент теплоотдачи от поверхности ТЭНа к воздуху будет таким же как и в предыдущем расчете: a = 45Вт/(м2.С°).

По формуле (2.10) определяем температуру трубки, приняв А1 = 0.27м2:

Ксп будет аналогичным предыдущему расчету: Ксп = 0,93

По формуле (4.15) определяем температуру спирали:

В результате проверочного расчета определили, что температура воздуха на выходе из калорифера не превышает 50°С, температура поверхности трубки не превышает 180°С, а температура спирали на превышает допустимого значения температуры для нихрома.

Разработка принципиальной электрической схемы силовых цепей ЭКУ, выбор коммутационной и защитной аппаратуры.

Согласно пункту 7 [1] в данном проекте требуется разработать магистрали, питающей ЭКУ, а также защиту электрокалорифера от токов короткого замыкания и двигателя вентилятора от токов короткого замыкания и перегрузки, а также осуществить выбор коммутационной аппаратуры.

Защиту от аварийных режимов электрокалорифера (ТЭНов) будем осуществлять с помощью предохранителей. Защита электродвигателя и питающей магистрали будет осуществляться с помощью автоматического выключателя. В качестве коммутационной аппаратуры используем электромагнитные пускатели.

Выбор аппаратуры, вставок предохранителя и уставок автоматического выключателя производиться по расчетным токам, которые определяются следующим образом:

-      для линии электрокалорифера:

-     

  (1)

-      для линии электродвигателя:

  (2)

-      для магистрали, питающей ЭКУ:

 (3)

Подставляя числовые значения в формулы (1), (2), (3) определяем токи:

Определим максимальный (пусковой) ток двигателя по следующей формуле:

 (4)

где Kп – коэффициент кратности пуска, примем Kп = 5.

 Выбор предохранителей.

Выбор производится по трем условиям:

1.   По номинальному напряжению предохранителя.

2.   По номинальному току предохранителя.

3.   По номинальному току плавкой вставки.

Для защиты ТЭНов, установленных в ЭКУ выбираем предохранитель типа ПР-2, осуществляем проверку:

Uн: 380В <= 1000В;

Iн: 6.7А <= 60А;

Iн.вст.: 6.7A <= 10А.

 Выбор автоматических выключателей.

Выбор производится по пяти условиям:

1.   По номинальному напряжению автомата.

2.   По номинальному току автомата.

3.   По номинальному току расцепителя.

4.   По току срабатывания электромагнитного расцепителя.

5.   По току срабатывания теплового расцепителя.

Для защиты электродвигателя выбираем автоматический выключатель серии АЕ2023 с электромагнитным расцепителем. Номинальный ток автомата Iн = 16А, Iн.расц. = 2.0А Осуществляем проверку:

Uн: 380В <= 660В;

Iн: 1.4А <= 16А;

Iн.расц.: 1.4A <= 2.0А;

Iср.э/м: 7.0A <= 30А.

Аналогичным образом осуществляем выбор автоматического выключателя для защиты линии.

Выбираем автоматический выключатель серии АЕ2056М с электромагнитным расцепителем. Параметры автомата: Iн = 100А, Iн.расц. = 80А.

Выбор электромагнитных пускателей.

Выбор электромагнитных пускателей осуществляется по следующим условиям:

1.   По номинальному напряжению пускателя.

2.   По номинальному току пускателя.

Для дистанционного управления фазными группами ТЭНов используем электромагнитные пускатели серии ПМЛ-112002 с Iн = 63А. Осуществляем проверку:

Uн: 380В <= 660В;

Iн: 6.7А <= 63А.

Разработка схемы управления и автоматизации.

Cистема управления и автоматизации ЭКУ должна обеспечить:

1.         Защиту электрооборудования от аварийных режимов работы, в том числе ТЭНов от перегрева;

2.         Регулирование тепловой мощности для поддержания температуры воздуха в отапливаемом помещении на заданном уровне. В нашем случае (по условию задания) требуется обеспечить ступенчатое регулирование мощности ЭКУ;

3.         Регулирование температуры выходящего воздуха;

4.         Световую сигнализацию о включении электрокалорифера и возможных аварийных режимах;

5.         Возможность ручного и автоматического управления.

Для обеспечения вышеперечисленных условий воспользуемся уже разработанной типовой схемой управления ЭКУ типа СФОЦ исп.1. Схемное решение этого исполнения обеспечивают управление ЭКУ СФОЦ-10/0.5Т в ручном и автоматическом режиме работы, обеспечивает ступенчатое регулирование мощности, а, следовательно, и температуры воздуха путем изменения числа включенных ТЭНов электрокалорифера (100, 50% от номинальной мощности). Данная схема также обеспечивает регулирование температуры воздуха на выходе в зависимости от температуры внутри отапливаемого помещения.

Рассмотрим принципиальную электрическую схему.

Установка типа СФОЦ исп.1 предусматривает ручной «Р» и автоматический «А» режим работы (переключатель SA1), ступенчатое включение мощности (SA2), двухпозиционное регулирование температуры регулятором температуры SK1 и SK2, защиту ТЭНов от перегрева (терморегулятор SK3), защита электрокалорифера от включения при неработающем вентиляторе (блок-контакт QF2 в цепи управления).В ручном режиме работы секции электрокалорифера выключателем SA2. В автоматическом режиме секции I и II управляются регуляторами температуры SK1 и SK2.

Рассмотрим работу схемы:

Переключатель SA1 ставим в положение «А», SA2 – в положение 0 или 1/2, в других положениях автоматический режим не работает. Устанавливаем на SK1 - 12°С, на SK2 - 16°С. Температура в помещении ниже заданной. Включаем автомат QF1 – загорается лампа HL1. Включаем QF2, запускается электродвигатель вентилятора, напряжение подается на катушки пускателей КМ1, КМ2. Пускатели замыкают свои контакты в силовой цепи и включают секции электрокалорифера ЕК. При температуре воздуха 12°С размыкается контакт SK1 и отключается секция I, при 16°С размыкается SK2 и отключается секция II. При понижении температуры SK2, SK1 замыкают свои контакты и включают секции калорифера.

При температуре оребрения ТЭНов 180°С терморегулятор SK3 выключает электрокалорифер.

 Определение эксплуатационных показателей.

Мощность, потребляемая электродвигателем вентилятора определяется по формуле :

где Pдв.уст. – установленная мощность электродвигателя, кВт;

Kз – коэффициент загрузки двигателя, Kз = 0,6.

Получаем:

Далее определяем суммарную мощность, потребляемую ЭКУ, по формуле:

где Pэк.уст. – установленная мощность калорифера, Pэк.уст. = 10,8 кВт.

В итоге имеем:

Удельный расход электроэнергии за сезон эксплуатации ЭКУ, кВт.ч/(гол.год), рассчитываем по формуле:

где tот – продолжительность отопительного периода, для птичников для кур tот = 102 суток/год;

zэку – количество ЭКУ в помещении, шт;

N – количество голов в помещении.

Получаем:

Энергетическая составляющая годовых эксплуатационных затрат, руб/(гол.год):

где c – тариф на электроэнергию, руб/(кВт.час), c = 62 руб/кВт.

Подставляя числовые значения, имеем:

Аннотация

Курсовая работа представлена расчетно-пояснительной запиской на 19 страницах машинописного текста, содержащей 5 таблиц и графической частью, включающей 4 листа формата А3.

В работе выполнены расчеты мощности калориферной установки, трубчатых электронагревателей, выбор электродвигателя для привода вентилятора, выбор и проверочный расчет серийной калориферной установки. Записка также содержит разработку принципиальной электрической схемы силовых цепей и выбор коммутационной и защитной аппаратуры. В процессе выполнения курсового проекта была разработана схема управления и автоматизации и определены эксплуатационные показатели.

Графическая часть работы выполняется на листах формата А3 и включает в себя:

1.   Конструктивные разработки (конструкции ТЭНа, электрокалорифера, электрокалориферной установки).

2.   Схемные разработки (принципиальная электрическая схема).

Курсовой проект оформлен на текстовом редакторе MS Word XP, для расчетов была использована система электронных таблиц MS Excel XP