Содержание
Аннотация
Введение
Классификация ЭТУ по способу превращения электрической энергии в тепловую
2. Электрический расчет нагревательных элементов для электротехнических установок приближённым методом по рабочему току:
Электрокалорифер
Ёмкостной электроводонагреватель
Тепловентилятор
. Расчет нагревательного элемента тепловентилятора методом удельной мощности
. Материалы, применяемые при изготовлении нагревательных элементов и электротермических установок емкостных электронагревателей
. Расчет по регулированию мощности емкостного электронагревателя:
Двойной треугольник
Звезда
Треугольник
Двойная звезда
Последовательная звезда
Последовательный треугольник
. Автоматизация работы проточного электронагревателя
. Техника безопасности при эксплуатации электротермических установок
Список используемой литературы
Аннотация
В курсовой работе рассмотрены вопросы расчета нагревательных элементов нихромовых спиралей по рабочему току и методом удельной мощности, вопросы регулирования мощности электротермических установок и их автоматизация. Приведен обзор материалов, используемых при изготовлении трубчатых электронагревателей, конструктивные особенности электротермических установок, рассмотрены вопросы техники безопасности при их эксплуатации.
Введение
Все основные стационарные процессы в сельском хозяйстве выполняют с помощью электрической энергии. Она сравнительно легко передается на большие расстояния и представляет собой наиболее доступный, надежный и универсальный энергетический источник, позволяющий получать энергию других видов.
В зависимости от вида применяемой энергии, характера протекающих процессов, действующих сил различают электротехнологию, биотехнологию, химическую и др.
Электротехнология - область науки и техники, изучающая приемы, способы и средства выполнения производственных процессов, использующих электрическую энергию непосредственно или с предварительным преобразованием в другие виды.
Большая часть общего энергетического баланса сельскохозяйственного производства приходится на долю тепловой энергии. Все потребители теплоты можно разделить на производственные и коммунально-бытовые. Первые используют тепловую энергию для создания нужного микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях, выращивания растений в защищенном грунте, тепловой обработки сельскохозяйственной продукции, кормов, в процессах ремонта машин; вторые - для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, приготовления пищи и на другие бытовые нужды.
В общем энергетическом балансе потребителей на долю тепловой энергии приходится около 80% всей энергии, потребляемой в сельском хозяйстве.
Для получения теплоты в с. - х. в настоящее время используют преимущественно твердое и жидкое топливо, сжигаемое в местных теплоты установках. Однако наряду с использованием огневых установок все большее распространение получают электронагревательные установки, обладающие существенным преимуществом по сравнению с огневыми установками: возможностью полной автоматизации нагрева и поддержания температуры на заданном уровне, малыми капиталовложениями, меньшей потребности в производственных площадях, лучшими санитарно-техническими условиями, меньшей пожароопасностью.
Однако при выборе установок для получения теплоты в тех случаях, когда соответствующие технологические процессы могут быть обеспечены огневыми установками, следует учитывать ограничения на использование установок электронагрева и обосновывать его применение технико-экономическими расчетами.
Электронагрев в с/х используется для: подогрева воды для технических нужд, подогрева воздуха в установках микроклимата, обогрева с/х животных и птицы, подогрева почвы и воздуха в парниках и теплицах, сушки зерна, сена, овощей, фруктов и т.д.
Классификация ЭТУ по способу превращения электрической энергии в тепловую
Таблица 1
Способ нагрева | Механизм преобразования энергии | Область применения и ЭТО |
Сопротивлением (прямой и косвенный) | Электрическая энергия превращается в тепловую при протекании тока через проводящие материалы | Нагрев металлов под ковку и термообработку; плавка металлов; нагрев воздуха, воды, пищевых продуктов; нагрев ограждающих поверхностей помещений. Электрические печи сопротивления; электрокалориферные установки; электроводонагреватели; электродные котла и парогенераторы; электродные установки для термообработки кормов; электрические панели и коврики. |
Электрической дугой | Электрическая энергия превращается в тепловую в дуговом разряде. | Плавка металлов; получение ферросплавов и абразивов; электросварка; нагрев газов; резка металлов. Электрические дуговые печи прямого и косвенного действия; плазменные дуговые установки; руднотермические печи. |
В переменном магнитном поле (индукционный) | Электрическая энергия превращается в энергию переменного магнитного поля. а затем в тепловую в проводящих материалах, помещенных в это поле. | Плавка металлов; нагрев металлов под термообработку и ковку; нагрев металлов для передачи теплоты охлаждающей жидкости или газу. Индукционные плавильные печи; нагревательные индукционные установки; индукционные нагревательные панели; индукционные водонагреватели. |
В переменном электрическом поле (диэлектрический) | Электрическая энергия превращается в энергию переменного электрического поля, а затем в тепловую в диэлектриках и полупроводящих материалах, помещенных в это поле. | Нагрев диэлектриков и пластмасс под полимеризацию и пластическую деформацию; сушка древесины и с.-х. продукции. Обработка семян для улучшения посевных и урожайных качеств. Установки для сварки термопластичных материалов; установки для склеивания и сушки древесины; установки общего назначения. |
Электронным пучком | Электрическая энергия превращается в энергию электронного пучка, а затем в тепловую в телах, бомбардируемых электронами пучка. | Плавка и нагрев металлов в вакууме; напыление; зонная плавка; сварка, резка; Электронные плавильные и нагревательные установки; установки для зонной плавки. |
Квантами (инфракрасный и лазерный) | Электрическая энергия превращается в лучистую, а затем в тепловую в телах, на которые падает лучистый поток. | Отопление помещений; обогрев людей, животных и птицы, сушка лакокрасочных покрытий; сушка с.-х. продукции; резка и сварка материалов; воздействие на семена для улучшения посевных и урожайных качеств. Инфракрасные излучатели; инфракрасные сушилки; лазерные установки. |
2. Электрический расчет нагревательных элементов приближённым методом по рабочему току
Электрокалорифер
) Определяем рабочий ток
Р:= 500 Вт U:= 380 В
I= 1.316 А
) Выбираем материал нагревательного элемента - двойной нихром.
Рассчитываем его рабочую температуру tраб, которая не должна превышать допустимую для выбранного материала или сплава.
tmax:= 120ºС.
) Определяем коэффициент монтажа Км и коэффициент среды Кс и рассчитываем фиктивную температуру.
Км = 0.4 принимаем для ТЭНа
Кс = 2.1 для воздушного потока со скоростью 5м/с
tраб = 900
tp = Kм*Kc*tраб tp = 756
) По рабочему току I и расчетной температуре по таблице находим диаметр проволоки d (мм) и площадь сечения S (мм2).
d:= 0,16мм S = 0.02 мм2
) Определяем длину проволоки одного элемента
ρ20= 1.1* 10-6 (Ом*м)
- удельное электричесое сопротивление нихрома при t = 20градусов; Ом*м
α = 16.6*10-6- коэффициент теплопередачи для нихрома 1/градус
l = 5.2 м
) Определяем другие геометрические размеры нагревателя.
Диаметр спирали
D = 8d D = 1,28 мм
Шаг спирали
H = 2d Н = 0,32 мм
Число витков
nс = 1.289 * 103 витков
Длина спирали
lс = Н*nс*10-3 lc = 0.413 м