Расчет затрат на нагрев конструктивных элементов
Таблица 6
|
Индекс i |
Элемент конструкции |
Fi м2 |
Si м |
V i М3 |
ρ i кг/м |
G i кг |
C i Дж/кг*0C |
t iк, 0C |
t iн, 0C |
Qi2 кВт |
|
1 |
Рабочая камера |
0,58 |
0,002 |
0,001 |
7900 |
7,9 |
0.462 |
113 |
20 |
0,51 |
|
2 |
Рубашка |
0,26 |
0,002 |
0,0005 |
7900 |
4,14 |
0.462 |
113 |
20 |
0,61 |
|
3 |
Крышка |
0,07 |
0,02 |
0,0014 |
1200 |
1,65 |
1.3 |
77 |
20 |
0,65 |
|
4 |
Кожух |
0,3 |
0,001 |
0,0003 |
7900 |
2,46 |
0.462 |
50 |
20 |
0,13 |
|
5 |
Теплоизоляция |
0,7 |
0,009 |
0,006 |
30 |
0,18 |
0.92 |
77 |
20 |
0,047 |
|
|
|
|
|
|
|
Σ=16,33 |
|
|
|
Σ=2,36 |
Расход энергии теплового аппарата
Таблица 7
|
Составляющие теплового баланса |
Режим работы | ||||
|
Нестационарный |
Стационарный | ||||
|
Q1 |
|
Нагрев продукта , кВт |
1,52 |
- | |
|
|
Испарение влаги , кВт |
0,12 |
0,12 | ||
|
|
Нагрев конструктивных элементов , кВт |
2,36 |
- | ||
|
|
Потери в окружающее пространство , кВт |
0,089 |
0,19 | ||
|
|
|
Нагрев промежуточного теплоносителя , кВт |
2,46 |
- | |
|
|
Испарение промежуточного теплоносителя , кВт |
3,48 |
- | ||
|
Итого
|
10,03 |
1,83 | |||
|
η н,с |
16 |
90 | |||
|
η общий КПД |
14 | ||||
, кВт
7. Выбор нагревательных элементов
1)
Определение числа фаз электросети n,
используемых для подключения теплового
аппарата. При мощности
используются
две или три фазы питающей электросети.
В моем случае
,
поэтому использую трехфазную питающую
электросеть.
2) Определение мощности нагрузки одной фазы, кВт
В зависимости от нагреваемой среды, по номинальной мощности (округление в большую сторону) выбираем тип ТЭНа.
Принимаю значение 1400 и выбираю два ТЭН типа ЭТ-25.
В зависимости от размеров зоны теплового воздействия источника энергии аппарата подбирают форму ТЭНа.
Данные по подбору ТЭНов приведены в таблице 8.
Таблица 8
|
Мощность
|
Кол-во фаз, n |
Кол-во ТЭНов в фазе, N |
Тип ТЭНа |
Мощность Р, Вт |
Форма ТЭНа |
|
1114 |
3 |
2 |
ЭТ-25 |
700 |
2 |
,Вт
9. Описание конструкции проектируемого аппарата .
Котел состоит из варочного сосуда и корпуса (наружного котла) , соединенных между собой сваркой. Пространство между ними образует греющую камеру - пароводяную рубашку . В нижней части рубашки располагается парогенератор , в котором вырабатывается водяной пар, заполняющий рубашку котла. Наружный котел покрывается тепловой изоляцией, которая сверху покрывается кожухом. Сверху котлы имеют крышку.
Включение котла осуществляется пакетным выключателем Q и переключателем режима работы S.Если Переключатель режима работы S находится в нижнем положении P1,то напряжение сети через плавкие предохранители F1 F2 будет подано на силовые контакты магнитных пускателей K1 K2 и цепь управления. При этом напряжение будет подано на трансформатор Т и загорится сигнальная лампа Н1,сигнализирующая о включении котла.Если электрод защиты от сухого хода Е4 находится в воде, то цепь питания катушки К3 замкнется, реле сработает и изменит положение своих контактов 1К2,2К3,3К3.
Контакт 1К3,замыкаясь,подаст питание на катушки магнитного пускателя Л1.Последний,замыкая силовые контакты 1К1,2К1,3К1 ,включит тэны Е1,Е2,Е3 на полную мощность, а размыкая контакт 4К1 находящийся в цепи катушки К2,исключит возможность одновременного включения магнитного пускателя К2.
Контакты 2К3 3К3 замыкаясь разорвут цепь соответственно катушки реле К4 и сигнальной лампы Н2.
При работе тэнов Е1 Е3 температура содержимого варочного сосуда повышается и когда она достигнет температуры кипения, а давление в паровой рубашке –максимально заданного значения, контакт 2F2 электроконтактного манометра F подаст питание на катушке реле К4 контакты которого 1К4,2К4,3К4,4К4 изменят сове положение .Контакт 1К4 разомкнувшись отключит катушку реле К3 и контакты этого реле 1К2,2К2,3К2 включат последовательно два тэна Е1 Е6 между фазой А и нулевым проводом.Контакт 4К2 разомкнувшись ,исключит возможность включения пускателя К1,а контакт 5К2, замкнувшись, подготовит к работе катушку реле К3.Замкнвшийся контакт 3К4 обеспечит питание катушки реле К4 независимо от положения стрелки электроконтактного манометра F а контакт 4К4 разорвет цепь сигнальной лампы Н2. Если переключатель режима работы S находится в верхнем положении Р11 ,пускатель К2 не включится и ТЭНы будут полностью выключены.
В случае понижения давления в паровой рубашке котла до минимально заданного значения контакт 1F электроконтактного манометра, через замкнутый контакт 5К2 подаст питание на катушку реле К3. Контакт этого реле К3 замкнется, а контакты 2К3 и 3К3 разомкнуты. При размыкании контакта 2К катушка реле К4 отключится и ее контакты вернутся в исходное положение, а ТЭНы включатся на полную мощность.
Если по каким-либо причинам уровень воды в парогенераторе окажется ниже уровня электрода Е4, то цепь катушек реле К3,К4 разомкнется. При этом магнитные пускатели К1 и К2 отключатся, а красная сигнальная лампа Н2 загорится. В этом случает ручку пакетного выключателя Q необходимо поставить в положение «Выключено», открыть контрольный кран уровня и через заливочную воронку долить воду в рубашку котла (до появления ее из крана уровня). Монтаж электропроводки и заземление должны быть выполнены в соответствии с ПУЭ. Станция управления устанавливается обычно на стене помещения в непосредственной близости от котла на высоте 1,6… 1,8 м от пола.
Обозначения:
Q -пакетный выключатель
F1,F2 –плавкие предохранители
S-переключатель режима работы
К1,К2-катушки магнитных пускателей
К3,К4-катушки реле
Е1,Е2,Е3-ТЭНы
Е4-электрод
F-электроконтактный манометр
Т-трансформатор
Н1,Н2-синальные лампы
Х-набор зажим