Файл: Проектирование микроклимата сельскохозяйственного объекта.docx

6.1Расчет и выбор водонагревателя.

Задача: рассчитать и выбрать режим подогрева воды в коровнике для технологических нужд.

N_жив=130 голов, в среднем на голову планируют 40 литров, при этом ρ=1кг/л, начальная температура воды =+10˚С, смешанная t=50˚C, вода в водонагревателе t=90˚C, С=4,19 кДж/кг˚с, t_{нагрева}= t_паузы. t_паузы-между операциями 3-5 часов КПД=0,95, коэффициент запаса 1:1.

Определить: вместимость аккумулятора, выбираем тип ЭНУ и его рабочую схему.

Решение:

1. 
   Определить суточный расход воды:
   

2)

3)Обычно нагревателем работают при 90˚-95˚:

.

Где, , -масса для названной теплоемкости .

4) Рассчитываем мощность:



5) Выбираем установку типа САОС-1600,2 штуки вместимость резервуара 1600л, t=90˚C, время нагрева 5,3часа. Уточняем мощность нагрева:



Р_{суммарный}=26,45*2=52,9кВТ

Вывод: С учетом 40 литров воды на голову необходимо 5200 кг воды температурой 50 градусов. За сутки происходит 2 технологических операции(по 2600 литров на операцию). Определили массу горячей воды(90 градусов) и получили 1300 кг. Рассчитали мощность(26,4кВт на 1 САОС), по этим данным мы выбрали 2 установки САОС 1600, которая удовлетворяет нашим потребностям и греет 5,3часа

Тэн х6 выбираем с учетом удельной поверхности. ТЭН со стальной оболочкой p=7*10⁴Вт. «U» образные ,а также соединенными по схеме звездой. Таким образом выбранная установка удовлетворяет нашим требованиям.



Рисунок 6.1-Общий вид установки САОС.

На рисунке 6.1 показана конструкция бака, блок V образных ТЭНов, (их количество зависит от схемы), показаны основные размеры, датчики температур, насос для перекачки с изолирующими вставками, чтобы избежать пробоя питания на воду, также в установке имеется клапан,(срабатывает при давлении 0,4 МПа).

ТЭНы выбираем с учетом удельной поверхности. ТЭНы с стальной оболочкой ρ=7*10

---

⁴ Вт*м², при нагреве молока: ρ=3*10⁴ Вт*м², таким образом молоко требует более высокой мощности или большего времени нагрева. Условия эксплуатации-обычно выбирают ТЭНЫ по паспортным условиям, если нет соответствующих ТЭН, то их пересчитывают на другие. Обязательно ТЭНы должны быть герметичными, водонагреватели работают в виде конструктивного нагрева, средняя наработка 5000часов. Например

Расчет ЭН на базе ТЭНов:

Задача: имеем проточный водонагреватель типа САОС-1600, у которого вышел из строя ТЭН. Нам нужно выбрать и заменить ТЭН.

Решение:

1) Находим: , число ТЭН 6, , соединение звезда.

2) Выбираем Ϭ_{удельную}, учитываем, что работаем в потоке воды: Ϭ_уд=1*10⁵ Вт/м².

3) Рассчитываем .

4) Выбираем V-образный ТЭН, , , ТЭН-125, развернутая длина 1,25м, что соответствует размеру старого ТЭНа, диаметр трубки d=13*10^-3м, находим площадь активной поверхности ТЭНа: .



Рисунок 6.2- V-образный ТЭН

Основные виды ТЭН: стальные нагреватели широко используются в С/Х производстве с большой номенклатурой и низкой себестоимостью, наиболее часто используют при большой длине, по мимо нагревателей используют для обогрева почвы в парниках теплицы. Недостатки: не стабильность, изменяется рабочий ток, меняется теплоотдача, меняются параметры, а более дорогие используются из меди и сплавов.

ТЭНы размещаем в блоках для ТЭН, в САОС-1600 блоки размещены последовательно [8]..



Рисунок 6.3-Размещение в блоке ТЭН в установке САОС-1600.



Рисунок 6.4- Подключение САОС-1600. 2 секции по 3 ТЭН.



Рисунок 6.5-Схема управления САОС-1600.

На рисунке 6.4 имеется 2 блока ТЭНов, по 3 ТЭН в блоке, отсюда следует 10 ТЭН по 3 кВт на ТЭНу. В схеме изображена силовая часть установки с учетом количества ТЭНов по мощности. Берем базовую схему: 2 блока ТЭН, в одном блоке 3 и в другом 3 ТЭН. Выбираем экономический вариант управления две секции датчиков температуры. Возможны два режима работы установки 100% нагрева, и нагрев на 50%. Второй вариант используются две схемы управления, но возможен один режим нагрева 100% включенного на схеме, возможно подключить оба датчика в одной установки или датчики в разных установках. Датчик ТС имеет два режима работы: 1) Ручной 2) Автоматический. В ручном режиме включаются приборы ЕК1, ЕК2 через SB2 срабатывает KL1, который блокирует кнопку и включается KL2, сначала срабатывает секция КМ1,а затем в блок контактов включается КМ2-это режим для управления одним нагревателем, если управляется 2 нагревателя, то убираем блокировку КМ2 и включается второй вариант KL1, в результате оба прибора работают независимо друг от друга.

---

---

7 Электротехнический расчет.

В коровнике однофазное питание U=220 В. 50Гц

Потребители:

Светильники облучения ШОД-3

Вт – 16 шт. Р_об=480кВт,

Светильники в линии основной мощностью по 36 Вт – 54 шт

Р_осн=(54*36)=1,95кВт,

Записываем светильники по 1 ряда отдельно:

P­_{осн.осв.}=1,95/3=0,65 Квт

Светильники для освещения «Ёлочка» 36 Вт-15 шт

Р_елч=36*15=0,54кВт

Дополнительное освещение:P_{вспом.помещ.}=180*2*6=2,2кВт.

Составляю блок схему подключения и выбираю соответствующие щиты



Рисунок.7.1 Схема расположения светильников и щитов



Рис.7,2 Блок схема подключения нагрузок

Где: СЩ-силовой щит, который обычно подключается к внешней трехфазной сети. ОЩ-осветительные щиты, выбираются исходя из токовых нагрузок ток не более 25А, а также из условия эксплуатации. P-нагрузки по мощности (светильники), Вт. l-расстояние, м.

Рассчитываю сечение проводника для линии №1 ЩО 1, см. рис.7.1 формуле:









, мм²,

Где l_i – длинна отдельных участков линии, м.

Р_i – нагрузка отдельных участков линии, кВт.

с – коэффициент зависящий от величины напряжения и удельного сопротивления проводника, для однофазного питания с=13 для меди

- допустимая потеря напряжения, (%) , для подводки к осветительному щитку 0,2%.

---

Рассчитываю сечение проводника для линии №2 ЩО 2, см. рис.7.1 формуле:
















Рассчитываю сечение проводника для линии №3 ЩО 3, см. рис.7.1 формуле:













Рассчитываю сечение проводника для линии №4 ЩО 4, см. рис.7.1 формуле:




Исходя из расчетов и доступности сечений экономически, верно, выбрать провода для освещения S_ф=1,5 мм² .

Также устанавливаем систему зашиты на каждую линию в щит в виде электрического автомата которые выбираем по таблице потребляемой мощности в линиях



Рисунок 7.3 – Таблица выбора сечения жил.

Рассчитываем ток нагрузки для линии ЩО 1.

J_н=P/U; J_н=(18*36+2*180+2*180)/220=6,2 А (10 А)

Рассчитываем ток нагрузки для линии ЩО 2.

J_н=P/U; J_н=(18*36+2*180+2*180+16*36)/220=8,8 А (10 А)

Рассчитываем ток нагрузки для линии ЩО 3.

J_н=P/U; J_н=(18*36+2*180+2*180)/220=6,2 А (10 А)

Рассчитываем ток нагрузки для линии ЩО 4.

J_н=P/U; J_н=(15*36)/220=2,5 А (3 А)
Устанавливаем систему зашиты на каждую линию в щит в виде электрического автомата (которые выбираем из рисунка 7.4 потребляемой мощности в линиях).

---