2. Выбор электрокалорифера, вентилятора, способа ликвидации дефицита вентиляционного воздуха и определение мощности электродвигателя для привода вентилятора.

2.1. Выбор электрокалорифера производится по необходимой тепловой мощности и необходимому напору вентилятора.

2.2. Выбор типа вентилятора производится по необходимому объему вентиляционного воздуха, необходимому напору вентилятора.

2.3. Расчет мощности электропривода вентилятора производится по формуле:

где - необходимая производительность вентилятора, м³/ч.

H_B- необходимый напор вентилятора, Н/м²

-к. п. д. вентилятора =0,85

-к. п. д. передачи =0,95

- коэффициент загрузки, обычно =1,0

Вентиляторы рекомендуется комплектовать асинхронными электродвигателями серии АИР. Если скорости вращения выбранного вентилятора и электродвигателя совпадают, то применяют непосредственное соединение вала двигателя и вентилятора через муфту. Тогда если скорость вращения для вентилятора требуется больше или меньше, то применяют клиноременную передачу, тогда .

3. Тепловой расчет электронагревательных элементов.

В качестве нагревательного устройства в электрокалориферах для животноводческих помещений следует использовать герметические нагревательные элементы (ТЭНы), смонтированные в конструктивный блок. В задачу теплового расчета ТЭНов входит определение действительной температуры на поверхности нагревателя. Результаты теплового расчета используют для уточнения конструктивных параметров блока.

При тепловом расчете низкотемпературных нагревателей следует учитывать только конвективный теплообмен между нагревателем и средой, а радиационным теплообменом в этом случае можно пренебречь. Согласно закону Ньютона стационарный процесс теплопередачи конвекцией определяется формулой:

(1)

где P_k- полный тепловой поток от нагревателя к воздуху, равный мощности калорифера (Вт);

- коэффициент конвективного обмена, Вт/м²град;

F_наг- площадь теплоотдающей поверхности нагревателей , [м²];

t_наг ,t_в- температура поверхности нагревателя и воздуха соответственно, тогда площадь теплоотдающей поверхности.

Из [1] имеем:

(2)

(3)

где Nu- критерий Нуссельта;

D- диаметр ТЭНа, [м];

-коэффициент теплопроводности воздуха, =0,027Вт/м⁰С.

Различают коридорное- а и шахматное- б расположение нагревателей:

Рис.8. Размещение нагревателей в калорифере.

Характеристикой пучка ТЭНов является диаметр трубки и относительные расстояния между осями по ширине пучка Y₁ и направлению Y₂.

Для коридорных пучков. Для шахматных пучков.

при (4) при (6)

при (5) при (7)

Критерии определяет режим обтекания ТЭНов воздухом и равен: (8)

где V_B- скорость воздушного потока должна быть ^м/_с;

-коэффициент кинематической вязкости воздуха ;

Зная с учётом формулы (2) можно определить суммарную теплоотдающую поверхность F_наг ТЭНов. Температуру нагревающей поверхности следует ограничить 180 ⁰С, т. к. следует исключить отрицательное влияние на животных и птицу газообразных продуктов сгорания мельчайших органических частиц, находящихся в потоке воздуха, проходящего через калорифер.

Температура воздушного потока: ; (9)

где - средняя температура наружного воздуха за отопи- тельный период.

t₂- температура воздуха на выходе из калорифера t₂=50⁰С.

Используя мощность и поверхность нагрева, задаваясь типом пучков нагревателей, можно выбрать марку ТЭНов, только следует соблюдать правило:

где - общее число ТЭНов;

n- положительное целое число ТЭНов.

Выбрав марку и определив число ТЭНов, производят предвари­тельную компоновку нагревательного блока, формируя ряд нагревате­лей и, в зависимости от задания, коридорный или шахматный пучок. При этом следует учитывать принятое в расчете число рядов.

Конструкцию нагревательного блока следует проверить по усло­вию охлаждения нагревателей, для которых должно выполняться условие:

(10)

где - действительная средняя температура поверхности нагревателей блока.

-средний коэффициент конвективного обмена,

- суммарная мощность нагревателей блока,

- температура воздуха,

- суммарная площадь теплоотдающей поверхности ТЭНов блока,

, - определяются из параметров выбранных ТЭНов.

где К - кол-во ТЭНов в блоке;

- мощность одного ТЭНа;

F_тэн -поверхность одного ТЭНа.

Если условие (10) не выполняется, следует выбрать другой ТЭН или изменить принятые в расчете скорость воздуха, компоновку нагреватель­ного блока.

В случае выполнения условия (10) производят окончательную компоновку нагревательного блока и расчет его конструктивных элементов. В пояснительной записке фиксируют полную характеристику ТЭНа.

Порядок расчета

1. Принять скорость воздушного потока ^м/_с;

2. Определить критерии Re по формуле (8). .

3. Определить критерий Nu по формуле (4-7) в зависимости от и конструкции пучка.

4. Определить коэффициент конвективного обмена по формуле (3)

5. Определить температуру воздушного потока по формуле (9).

6. Рассчитать площадь теплоотдающей поверхности всех нагревателей по формуле (2).

7. По заданному диаметру трубки и выбрать марку и количество ТЭНов, соблюдая условие , где n -любое целое число.

8. Выполнить компоновку нагревательного блока. Определить число ТЭНов в ряду и количество рядов. Проверить выполнение условия охлаждения нагревателей по формуле (10).