Проектирование электротермических установок технологических процессов

Исходными данными для проектирования служат:

1) назначение установки, технологический процесс; 2) количество нагреваемого материала, кг или производительность установки, кг/с; 3) агрегатное состояние вещества в начале и конце нагрева (твердое, сыпучее, жидкое, газообразное); 4) температурный режим нагрева: начальная t1 и конечная t2 температуры, скорость нагрева dt/d, время нагрева и время выдержки, температура окружающей среды, tо; 5) дополнительные данные (влажность, влагосодержание, плотность, вязкость и т. п. нагреваемого материала).

В расчетно-пояснительной записке рекомендуется выделить следующие разделы: введение; разработка схемы электротермического процесса; тепловой расчет электротермических установок; электрический расчет электротермических установок; расчет параметров автоматического регулирования; расчет внутренних силовых сетей и выбор ПЗА; разработка мероприятий по технике безопасности; расчет технико-экономических показателей.

Варианты заданий приводятся в приложении А.1.

Проектирование электротермических установок животноводческих помещений

животноводческий электронагреватель тепловой Исходными данными для проектирования служат:

1) типовой проект животноводческого помещения; 2) температура и относительная влажность животноводческого помещения и окружающей среды; 3) компоновка ТЭНов в нагревательном блоке электрокалорифера; 4) электродная система водонагревателя, удельное сопротивление воды.

В расчетно-пояснительной записке рекомендуется выделять следующие разделы: введение; расчет тепловой нагрузки животноводческих помещений; расчет системы вентиляции; тепловой и конструктивный расчет нагревательного блока электрокалорифера; расчет горячего водоснабжения; расчет теплоаккумуляционной установки; расчет электродного водонагревателя; расчет параметров автоматического регулирования; расчет внутренних силовых сетей и выбор ПЗА; разработка мероприятий по технике безопасности; расчет технико-экономических показателей.

Варианты заданий приводятся в приложении А.2.

Объем расчетно-пояснительной записки составляет 25…30 страниц. В графической части, на листе формата А1, представляются конструктивные разработки и принципиальные электрические схемы управления и автоматизации. Пояснительная записка и чертежи оформляются согласно требованиям, приведенным в приложении Б.

Условные обозначения Ан, Аб — годовой объем производства продукции по новому и базовому варианту, т;

Амол, Апр — валовое производство, прирост живой массы, кг;

Е — потребление электроэнергии, кВтч;

Ен — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, %;

Епр — прямые энергозатраты, овеществленные энергозатраты, МДж;

Eс — количество затраченной энергии, МДж;

Зб, Зн — совокупные затраты по базовому и новому вариантам, руб;

Зпi — оплата труда с отчислениями на социальные нужды, руб;

— затраты труда за год, челч;

И — эксплуатационные затраты, руб;

Иаi — амортизационные отчисления на реновацию технических средств, руб.;

Иэлi, Итоi — затраты на электроэнергию, на техобслуживание, руб.;

К — суммарные капиталовложения, руб;

М — масса технических средств, кг;

 — коэффициенты для определения торгово-транспортных расходов, расходов на монтажные работы;

Пн, Пб — годовая прибыль по новому и базовому вариантам, руб.;

Р — удельная цена, руб.;

pа — коэффициент отчислений на амортизацию;

T — срок окупаемости капиталовложений, год;

Фот, Фог, Фв, Фж — тепловые потоки: системы отопления, через ограждения, на нагрев вентиляционного воздуха, поступающий от животных, Вт, Ц — стоимость произведенной продукции, отпускная цена техн. средств, руб;

Э — годовой экономический эффект, руб;

А — коэффициент теплопотерь объекта, Вт/оС;

a — шаг оребрения, м;

Bн — ширина блока нагревателей, м;

B1, B2 — регулирующее воздействие регулятора при включении, при выключении;

b — шириной электродов, м;

С — теплоемкость объекта, Дж/оС;

Сн — глубина блока нагревателей, м;

С0 — коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2К4);

с — количество СО2, выделяемое одним животным (птицей), л/ч;

с1, с2 — предельно доп. конц. СО2 в воздухе помещения, в наружном воздухе, л/м3;

св — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кгоС);

с — удельная теплоемкость материала, Дж/(кгоС);

спр — приведенная степень черноты;

D — диаметр ТЭНа c оребрением, м;

d — диаметр трубы, ТЭНа, м;

dи — наружный диаметр изоляции, м;

dв и dн — влагосодержание внутреннего и наружного приточного воздуха, г/кг;

Eн — нормативный коэффициент экономической эффективности, 1/год;

Eдоп — допустимая напряженность электрического поля, В/см;

F — площадь, м2;

Fуд — удельную ограждающую поверхность, м2/м3;

Fвн, Fнар — площади внутренней и наружной поверхностей, м2;

Fк — площадь воздушного канала не занятая ТЭНами, м2;

Fт1 — суммарная площадь нагревателей первого ряда, м2;

G — производительность установки, кг/с (кг/ч, м3/ч);

Gг — расход горячей воды, кг/ч;

Gсм — расход смешанной воды, кг/ч;

g — суточная норма расхода горячей, кг/сут;

H — высота блока нагревателей, м;

H12 — взаимная поверхность излучения, м2;

Hв — расчетное полное давление, Па;

h — длину активной части электродов, см;

hр — высота оребрения, м;

Iн, Iдоп, Imax — номинальный, допустимый, максимальный токи, А;

Iж, Iтс,.

Iкорм, Iэл — энергетический эквивалент живого труда, 1 кг массы технических средств,.

1 корм.ед., 1 кВтч электроэнергии, МДж;

Iмол, Iпр,.

Iприп, Iэкс — энергосодержание молока, прироста, живой массы теленка, сухого вещества навоза, МДж;

jmax, jдоп — максимальная, допустимая плотности тока, А/см2;

K — кратности воздухообмена, 1/ч;

k — количество ТЭНов в ряду, шт;

kоб — коэффициент передачи тепловых объектов, оС /Вт;

kз, kt, k0, kн — коэффициент запаса, поправочный коэффициент, коэффициент одновременности, коэффициент надежности;

L — расчетный воздухообмен помещения, м3/ч;

Lв — производительность калорифера, м3/с;

l, lа — полная, активная длина, м;

m — масса нагреваемого материала, живая масса животного (птицы), кг;

N — количество половозрастных групп;

n — количество, частота включений;

Pпол, Pрас, Pуст, Pпот, Pэл — полезная, расчетная, установленная мощности, потери энергии в окружающую среду, в электрических элементах, Вт;

Pт, Pm1, Pк — мощность ТЭНа, нагревателей первого ряда, калорифера, кВт;

Pн, Pо — номинальная мощность, мощность установившемся режиме, Вт;

p — расчетное барометрическое давление в данном районе, кПа;

q — поверхностная плотность теплового потока Вт/м2;

qуд — удельная теплота фазового превращения, Дж/кг;

qо — удельная тепловая характеристика помещения, Вт/(м3оС);

qт — поток свободной теплоты, выделяемый одним животным (птицей), Вт;

Re — число Рейнольдаса;

R, R — термическое сопротивление конвекции, теплопроводности, м2оС /Вт;

s — сечение провода, мм2;

Sи — стоимость 1 м³ изоляционного материала, руб/м3;

Sэ — стоимость электроэнергии, руб/(кВтч);

Sр — шаг оребрения, м;

T, t — температура тела, К (оС);

tу — температуры в установившемся режиме, оС;

T1, T2, Tk — длительность включения, длительность пауз, период колебаний, с;

tв, tн, tг, tх — температуры наружн. и внутр. воздуха, горячей и холодной воды, оС;

t2, t1 — конечная и начальная температура нагреваемого материала, оС;

tн1 — средняя температура поверхности нагревателей первого ряда, оС;

U, Uн — напряжение между электродами, номинальное напряжение, В;

V — объем нагреваемого материала, рабочего пространства, внутренни объем помещения, м3;

Vа — объем аккумулятора, м3;

— скорость воздушного потока, м/с;

Vн — объем помещения по наружному обмеру, м3;

W, Wисп — масса влаги, выделяющейся в помещении, испаряющаяся с мокрых поверхностей, г/ч;

— удельный расход электроэнергии, кВтч/кг, кВтч/м3;

x1, x2 — расстояний между нагревателями в ряду, расстояний между рядами, м;

z — число ТЭНов установленных в калорифере;

1, 2 — коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях стенки, Вт/(м2оС);

ср — средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2оС);

t — перепад температур, диапазон колебаний температуры, оС;

U — расчетные потери напряжения, %;

H, hк — потерь давления в вентиляционной системе, в калорифере, Па;

— толщина стенки, м;

— степень черноты тела;

а, в, н, п, т, э — к.п.д. калорифера, аккумулятора, вентилятора, нагревателя, передачи, тепловой, электрический;

— коэффициент теплопроводности, Вт/(моС);

— коэффициент динамической вязкости воздуха, Пас;

— коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2 /с;

— плотность, кг/м3;

• 20 — удельному сопротивлению воды, Омсм,
• 0 — постоянная Стефана-Больцмана Вт/(м2К4);

— время работы установки, время запаздывания, с;

12, 21 — коэффициенты облученности тел;

Разработка схемы электротермического процесса Электротермический процесс представляет собой совокупность приемов и операций, направленных на перевод материала или продукта из исходного состояния к необходимому конечному состоянию.

Технологический процесс электротермии характеризуется режимами функционирования. В общем случае различают следующие режимы:

• · установочный, связанный с подготовкой электротермического оборудования к выполнению его основной функции;
• · рабочий, связанный с процессом нагрева среды или материала;
• · транспортный, связанный с процессом загрузки, перемещением при нагреве, и выгрузкой нагреваемого материала;
• · контроля, связанный с контролем параметров электротермического процесса, с измерением и контролем физических параметров нагреваемой среды (материала) на входе и выходе электротермической установки;
• · обслуживания, представляющим собой технический уход за электротермической установкой.

Для наглядного представления электротермического процесса составляют его структурную схему.

Структурную схему изображают или в виде прямоугольников, или в виде схематического изображения оборудования, занятого в данном процессе и связанного между собой в определенной последовательности.

При изображении технологического процесса прямоугольниками внутри прямоугольников указывают наименование технологических операций. Направление движения нагреваемого материала (среды), поступление энергии, регулирующие воздействия и др. показывают стрелками, связывающими отдельные блоки. Примерная структурная схема электротермического процесса приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Структурная схема электротермического процесса Структурные схемы сопровождаются описанием технологических процессов.