Файл: Дисциплина электротехнология Домашнее контрольное задание.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Решение задач

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.12.2023

Просмотров: 45

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


Дисциплина «ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЯ»
Домашнее контрольное задание
Выполнить три задания (номер варианта соответствует порядковому номеру по списку группы)


Расчет электрокалориферной установки (ЭКУ)


    1. 1. Расчет электрокалориферной установки (ЭКУ) с нагревательными элементами типа ТЭН (трубчатый электронагреватель)


Задача: определить необходимое количество электронагревательных элементов типа ТЭН с алюминиевым оребрением и мощность одного ТЭНа в ЭКУ, предназначенной для подачи воздуха в помещение с производительностью по воздуху A, (м3/с).

Исходные данные:

  • температура входящего в установку воздуха tвх ;

  • температура выходящего из установки воздуха tвых ;

  • допустимая температура на поверхности нагревательного элемента (ТЭН) tн

  • схема расположения ТЭН в калорифере;

  • параметры оребрения ТЭН: наружный диаметр несущей трубы dт ; шаг оребрения sр ; высота ребра h ; площадь поверхности одного ТЭНа (площадь оребрения) Fн ;

  • расчетная скорость воздуха vр .


АЛГОРИТМ РАСЧЕТА

  1. Наиболее типичной и распространенной схемой обтекания воздухом нагревательных элементов в ЭКУ сельскохозяйственного назначения является поперечное обтекание нагревателей с поперечными круглыми ребрами.

В этом случае коэффициент теплоотдачи рассчитывается по следующим эмпирическим выражениям:
При «коридорной» схеме расположения ТЭНов (в каждом сечении, перпендикулярном направлению течения воздуха, расположение нагревателей идентично)

(1)

- коэффициент теплопроводности воздуха (перевести К в 0С )

sр - шаг оребрения

Pr = 0,707- число Прандтля

dт – наружный диаметр несущей трубы


h - высота ребра

vр - расчетная скорость воздуха

- коэффициент кинематической вязкости
При «шахматной» схеме расположения ТЭНов (расположение нагревателей в рядах выполнено со смещением на половину шага в направлении, перпендикулярном направлению течения воздуха)

(2)


  1. Теплопроизводительность электрокалорифера определяется:

(3)

A - объемный расход воздуха для вентиляции помещения

- плотность воздуха

- удельная теплоемкость воздуха (перевести К в 0С )

tп , tокр - температура в вентилируемом помещении и температура окружающего воздуха

Объемный расход воздуха определяется назначением вентилируемого сельскохозяйственного помещения, его размерами, а также с учетом ориентировочных норм вентиляции.


  1. Установленная мощность калорифера (мощность нагревательных элементов)

(4)

k =1,2 – коэффициент запаса, учитывающий тепловые потери от корпуса ЭКУ, возможное понижение питающего напряжения и старение нагревательных элементов.


  1. В обычных условиях эксплуатации электрокалориферов теплоотдача от нагревательных элементов к потоку воздуха может рассматриваться как стационарный процесс.

Основным законом стационарной конвективной теплоотдачи является закон Ньютона

(5)

- тепловой поток, переданный движущемуся воздуху

- площадь теплоотдачи всех ТЭНов

- температура поверхности ТЭНа

- температура воздуха

- коэффициент теплоотдачи (перевести К в 0С )

Из формулы (5) следует, что площадь всех ТЭНов равна

(6)

  1. Необходимое количество ТЭНов

(7)

  1. Установленная мощность одного ТЭНа

(8)





ЗАДАНИЕ № 1

    1. Определить необходимое количество электронагревательных элементов типа ТЭН с алюминиевым оребрением и мощность одного нагревателя в ЭКУ, предназначенной для подачи воздуха в помещение с производительностью A, м3/с.


Расчет производится по формулам (1) – (8) в соответствии с номером варианта, приведенным в таблице 1.

Исходные данные для расчета:

  • температура поверхности нагревателя ;

  • диаметр несущей трубы dт = 18 мм ;

  • шаг оребрения sр = 3,5 мм;

  • высота ребра h = 11 мм ;

  • площадь оребрения Fн = 0,3 м2 .


Таблица 1.



Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

А,м3/с
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6

tвх, 0 С
-6
-20
-23
-15
-21
-11
-13
-14
-19
-17
-12
-14

tвых,0С
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20

vр, м/с
9
8
7
6
5
4
5
6
7
8
9
4


    1. 2. Расчет электрокалориферной установки (ЭКУ) с открытыми нагревательными элементами типа «проволочный зигзаг на изоляторах»


Задача: рассчитать нагревательные элементы для электрокалорифера мощностью Р , Вт. Нагревательные элементы выполнены в виде свободно обдуваемых прутков (зигзаг, укрепленный на изоляторах).

Данные для расчета:

- удельная поверхностная мощность

- рабочая температура нагревателя

- фазное напряжение

- -удельное электрическое сопротивление нагревателя

- схема соединения нагревателей
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА

    1. Определить мощность на одну фазу

(9)

    1. Диаметр нагревателя из проволоки или прутка (круглое поперечное сечение)

(10)

    1. Длина нагревателя на фазу

(11)

ЗАДАНИЕ № 2

    1. Рассчитать нагревательные элементы для электроралорифера мощностью P, Вт. Нагреватели выполнены из сплава Х20Н80Н в виде свободно обдуваемых прутков («зигзаг», укрепленный на изоляторах).


Расчет производится по формулам (9) – (11) в соответствии с номером варианта, приведенным в таблице 2.

Исходные данные для расчета:

  • температура поверхности нагревателя ;

  • схема соединения «звезда»;

  • фазное напряжение ;

  • удельное электрическое сопротивление при температуре 1800 С .

Таблица 2.


Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

P, 103 Вт
35
36
37
38
39
40
20
21
22
23
24
25

F, м2
0,40
0,42
0,44
0,66
1,23
0,82
0,84
0,92
1,16
0,57
0,47
0,45


3. Расчет электрокалориферной установки (ЭКУ) с нагревательными элементами типа «лента»

Задача: рассчитать нагревательные элементы для электрокалорифера при удельной мощности W , Вт/м2. Нагревательные элементы выполнены в виде ленты с соотношением сторон .

Основные исходные данные те же, что и в разделе .2.
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА

  1. Толщина ленты

(12)

  1. Большая сторона лены

(13)

  1. Площадь поперечного сечения

(14)

  1. Мощность на одну фазу

(15)

  1. Длина нагревателя

(16)

  1. Проверочный расчет:

- поверхность нагревателя

(17)

- удельная поверхностная мощность

(18)

Полученное по формуле (18) значение W должно совпадать с заданным по условию расчета в пределах 5 %. В этом случае выбранное сечение ленты удовлетворяет поставленным условиям.


ЗАДАНИЕ № 3



    1. 2.3. Рассчитать нагревательные элементы для электрокалорифера мощностью P, Вт. Нагреватели выполнены из сплава Х20Н80Н в виде стальной ленты с соотношением сторон .

Расчет производится по формулам (12) – (18) в соответствии с номером варианта, приведенным в таблице 3.

Исходные данные для расчета:

  • температура поверхности нагревателя ;

  • схема соединения «звезда»;

  • фазное напряжение ;

  • удельное электрическое сопротивление при температуре 1800 С .


Таблица 3.

Смотрите также файлы