Электрический расчет проточного водоэлектронагревателя (ВЭН)

Расчетная контрольная работа №1

По дисциплине: «Бытовые электроприборы и машины»

ТЕМА: Электрический расчет бытовых электроприборов

 

 

КЛАСС ЭСЭ23 В

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ: Заочная

КУРС: III

Электрический расчет аккумулирующего ВЭНа

 

Таблица1.1.

№ варианта	Размеры Акк., ВЭНа	τн, мин	tк, оС	СУ
10	250х450	50	100	Тр

 

Примечание: t₁=15^оС,

 

; γ=0,998 кг/л.

 

Электрический расчет ВЭН сводится к определению мощности электроэнергии потребляемой из сети, необходимой для нагрева определенного количества воды за определенное время τ_н до заданной температуры t_зад, а также определению элементов НЭ, диаметр проволоки спирального НЭ и ее длины.

Задача 1

Определить Р_нэ, диаметр и длину проволоки НЭ в ВЭН аккумулирующего типа, если его размеры диаметр250 х450 мм, τ_н= 50мин=0,833333часа, а t_зад=100^оС. γ=0,998 кг/л (г/см³)

Порядок расчета:

1.Определяем массу воды

 

m = (3,14 ∙ (25см)² / 4) ∙ 45см ∙ 0,998 г/куб.см = (3,14 ∙ 625/4) ∙ 44,91 = 490,625 ∙ 44,91 =22033,97 г=22,034кг

 

2. Определяем Q_пол и Q_общ, принимая η=0,9

Полезная теплота определяется по формуле:

 Q_пол=С₀m(t_зад- t_н), кДж

 

где С₀- удельная теплоемкость воды при

 

 = ;

 

m- масса воды в кг;

t_н – начальная температура воды, принимаем t_н=15⁰С.

 

Q_пол =mC_o (t_зад –t_н)=22,034кг·4,2· (100-15)= 92,543·85=7866,127 кДж.

 

Q_общ- потребляемая энергия с учетом тепловых потерь.

 

 

η – КПД электрического прибора, принимаем η=0,85-0,95.

 

 

3. Мощность НЭ определяется по формуле:

 

 

k- коэффициент, учитывающий рост удельной теплоемкости воды с ростом ее температуры, k- принимают равным 1,1÷1,15.

До Р_нэ=5÷7 кВт нагреватели подключают к однофазной сети U=220 В, при больших мощностях используют 3-х фазную сеть 380 В 50 Гц.

Мощность, потребляемая нагревателями из сети:

 

4. Выбираем материал НЭ.

- удельное сопротивление проволоки НЭ, Ом·м.

ρ_о- удельное сопротивление при 20^оС.

k₁- коэффициент, учитывающий рост ρ_t с ростом температуры нагревателя. Принимают k₁=(1.01÷1.10).

Сплав Х20Н80 с ρ_о=1,086·10^-6 Ом·м k₁=1,04

ρ_t= ρ_о· k₁=1,086·1,04=1,13·10^-6 Ом·м.

5. Допустимая защитная мощность излучения для НЭ в воде принимается

 

β_доп=(4÷6) ·10⁴

 

Принимаем для нашего случая

 

β_доп=6 ·10⁴ .

 

6. Определяем диаметр и длину проволоки НЭ.

 

 

Электрический расчет проточного водоэлектронагревателя (ВЭН)

Таблица 2.1.

№ вар.	Число рожков		Q собст. нужд л/мин	t2, оС	tсм, оС	Соед. эл.
	Жен.	Муж.
1	2	3	4	5	6	7
10	8	20	16	90	40	Δ

 

1. Расход воды на одну помывку 30 литров.

2. Время помывки 15 минут.

3. НЭ- электроды из нержав. стали.

Как правило, потребители используют горячую воду для хозяйственных нужд с температурой 35÷40^оС. Поэтому воду после проточного ВЭН необходимо разбавлять до приемлемой температуры. Объем горячей воды, нагреваемой до t₂=90^оС определяется либо по номограмме, либо по формуле:

 

V_см =V₁+V₂ или

V₁ =V_см+V₂

 

Решив относительно V_2, – находим объем воды, прошедшей через проточный ВЭН, т.е. с t₂=85^оС.

 

Таблица 2.2. Данные расхода воды

Наименование операции	tсм, оС	Объем воды, л	Оптимальное время, мин
Прием ванны	40	125-150	10-15
Прием душа	37	20-45	10-15
Умывание	37	3-5	5
Мытье головы - мужчины - женщины	37 37	5-10 10-15	10 15

 

Задача 2.

В цехе установлено 8 женских и 20 мужских кабинок для душа.

Произвести электрический расчет проточного ВЭН. Если температура на выходе 90 ^оС.

1. Считаем, что все рожки работают одновременно. Время помывки t_п =15 мин. Объем воды на помывку одного человека 30 л.

2. Находим расход смеси при температуре = 40 ^оС.

 

 

3. Из выражения находим V2=(56∙40-30∙15)/90=(2240-450)/90=1790/90=19,9 л/мин или 19,9∙60 = V₂=14 л/мин или 14·60=1194 л/час.

 

 

4. Находим мощность НЭ

С₀- удельная теплоемкость воды при

 

 = ;

k- коэффициент, учитывающий рост удельной теплоемкости воды с ростом ее температуры, k- принимают равным 1,1÷1,15. γ=0,998 кг/л (г/см³) – плотность воды при температуре 19-23 градуса.

 

 

Если нагреватель выполнен в виде электродов. то находим фазное R_ф, и из выражения

 

 

Находим S электрода, а далее и ее размеры . Длину принимает 2-3 см, ρ_в=490÷500 Ом·см.

Пусть электроды для нашего ВЭНа соединены в треугольник.

Мощность Р=√3∙Uл∙Iл

 

 

Задаем расстояние между электродами ℓ=2 см.

 

 

ρ_в=500 Ом·см.

размеры электрода:

 

 

С некоторым приближением принимаем размеры фазных электродов 17 см.