ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ По дисциплине: «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» Тема проекта: «Расчёт тепло электронагревателя»


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
М М М е е е л л л ь ь ь н н н и и и к к к о о о в в в В В В л л л а а а д д д и и и м м м и и и р р р Н Н Н и и и к к к о о о л л л а а а е е е в в в и и и ч ч ч Г Г Г Б Б Б П П П О О О У У У К К К Г Г Г и и и С С С № № № 3 3 3 8 8 8

Предварительный просмотр файла не поддерживается. Скачайте его и откройте на компьютере.

Предварительный просмотр файла не поддерживается. Скачайте его и откройте на компьютере.

Предварительный просмотр файла не поддерживается. Скачайте его и откройте на компьютере.

Предварительный просмотр файла не поддерживается. Скачайте его и откройте на компьютере.

Предварительный просмотр файла не поддерживается. Скачайте его и откройте на компьютере.

Предварительный просмотр файла не поддерживается. Скачайте его и откройте на компьютере.

Предварительный просмотр файла не поддерживается. Скачайте его и откройте на компьютере.

Департамент образования города Москвы
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
ГОУ СПО Строительный колледж №38


ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
(Заочное)



По дисциплине: «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»
Тема проекта: «Расчёт тепло электронагревателя»
Преподаватель: Мельников В.Н.

Автор: преподаватель специальных дисциплин СПО высшей категории Мельников В.Н.













Москва
2012
Задание:

Дать описание элементного проточного теплоэлектронагревателя.
Рассчитать мощность количество и конструкцию ТЭН.
Выбрать ТЭН по каталогу.
Выбрать схему управления теплоэлектронагревателем, начертить ее, дать подробное описание.
Основные требования к эксплуатации теплоэлектронагревателя.
Составить спецификацию на оборудование.

Рассчитать:
сколько ТЭНов и какой мощности следует разместить в конструкции водонагревателя. Рассчитать по допустимой поверхностной мощности диаметр провода d и другие параметры спирали и другие параметры ТЭНов.

Допустимая температуа ТЭНа Тдоп = 700°С
Температурный коэффициент
·
· = 16 * 10-6 1/°С
Удельная поверхностная мощность нагревателя PF = 38 * 104 Вт/м2
Удельная поверхностная мощность на трубке оболочки ТЭНа P’F = 11 * 104 Вт/м2 (по данным завода)
Коэффициент запаса Кз = 1,1
КПД установки
· = 0,96

Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Начальная t°С
5
10
20
2
20
20
5
5
20
5

Конечная t°С
90
80
90
50
50
80
50
90
90
90

Расход воды, л/час
300
200
100
100
100
200
100
50
400
400

Допустимая Тдоп °С

700
700
700
700
700
700
700
700
700
700

Удельная мощность ТЭН PF, Вт/м2

38*104
38*104
38*104
38*104
38*104
38*104
38*104
38*104
38*104
38*104

Удельная мощность трубки P’F, Вт/м2

11*104
11*104
11*104
11*104
11*104
11*104
11*104
11*104
11*104
11*104

Коэффициент запаса Кз
1,1
1,2
1,1
1,2
1,1
1,1
1,2
1,1
1,1
1,1

КПД ЭНУ
0,96
0,96
0,95
0,94
0,94
0,95
0,94
0,94
0,96
0,96

Температурный коэффициент
·
·, 1/°С
16*10-6
16*10-6
16*10-6
16*10-6
16*10-6
16*10-6
16*10-6
16*10-6
16*10-6
16*10-6


1. Наиболее широко используют ЭНУ косвенного нагрева, в которых реализован способ нагрева сопротивлением с помощью нагревательных элементов.

2. ЭНУ этого типа подразделяются по характеру работы на проточные и непроточные;
по конструкции – на переносные, напольные и настенные;
по числу фаз – на одно и трёхфазные;
по напряжению – на 220, 380 и свыше 1000 [В]
по нагревательным элементам – с трубчатыми нагревательными элементами и с герметичными угольно-графитовыми проводниками

Внимание: применение открытых спиралей ЗАПРЕЩЕНО.

1) Для непроточных мощность выбирают по формуле
Pp = Фп/(
· * tнагрева) = m * C * (T2-T1)/(
·*tнагрева), где m –масса воды, m = V
·,

· – плотность воды = 1 кг/л. tнагрева – продолжительность нагрева.

2) Для проточных мощность выбирают по формуле
Pp = Фп/
· = mt * C * (T2-T1)/
·
mt – Производительность ЭНУ (кг/с или л/с)
mt = Vt*
· при
· = 1 кг/л,
mt численно равно Vt

3) Наработка на отказ ТЭНов: жидкостных – 5000 часов, воздушных – 12000 часов.
4) обозначение ТЭНов со средой:
P – вода, водные растворы
I – жиры, масла
Z – технические масла
S –спокойный воздух
T – воздух со скоростью до 1,5 м/сек
O – воздух со скоростью не менее 6 м/сек

5) Материалы: сплавы Х20Н80-Н; Х13Ю4; ХН70Ю (Х-хром, Н-никель, Ю-алюминий, Т-титан)
После основного обозначения Н - для нагревательных элементов, А – высококачественный сплав. Карборунд, графит, уголь, сталь, спецстали – материалы для ТЭНов.

Трубка – сталь, нержавейка, медь, латунь, покрытые оловом.
ТЭН – 100А13/4,0Р220
100 – полная длина оболочки ТЭНа L [см]
А – длина контактной шпильки lк = 40 [мм]
13 – наружный диаметр ТЭНа dтр
Формулы для расчёта с образцом выполнения задания:

Рассчитать элементный проточный водонагреватель. Начальная температура 5°С, конечная температура 90°С, объёмный расход 301 л/час

1. Определяем необходимую мощность проточного водонагревателя
P = Kз * (V *
·В) * С * (Т2 – Т1)/
· = 1,1 * (301/3600) * 1 * 4190 * (90 – 5)/0,96 = 34000 Дж/сек

С – теплоёмкость воды = 4190 Дж/(кг*с)

·В – плотность воды = 1 кг/л

Р = 34 кВт

Выбираем трёхфазный вариант нагревателя с шестью ТЭНами, поскольку в другом варианте при сгорании одного из трёх ТЭНов возникает большая ассиметрия нагрузки (выключится более 10 кВт)
ТЭНы в каждой фазе будут включены попарно-параллельно и соединены по схеме звезды с искусственным нулём. Это обеспечит напряжение каждого ТЭНа U = 220 В.
Мощность одного ТЭНа Pтэн = 34000/6 = 5666 Вт.

2. С учётом РF находим диаметр провода ТЭНа
d = 3
·((4 *
·д * P2)/(
·2 * U2 * Pг)


·д =
·700 =1,1 * 10-6 * [1 + 16*10-6*(700-20)] = 1,1 * 10-6 Ом*м

d = 3
·((4 * 1,11 * 10-6 * 56662)/(3,142 * 2202 * 38 * 104)) = 0,92 * 10-3м = 0,92 мм

Округляем до ближайшего стандартного диаметра d = 0,9 мм

3. Находим электрическое сопротивление спирали ТЭНа при рабочей температуре
R = U2/PТЭН = 48400/5666 = 8,54 Ом

4. Электрическое сопротивление спирали ТЭНа при t = 20°C
R20 = U2/Kт = 8,54/1,05 = 8,13 Ом

Kт учитывает изменение R материала в зависимости от Т. При допустимой температуре спирали
Тд = 700°C для разных сплавов Kт = 1,016 – 1,083. Примем Kт = 1,05.
Электрическое сопротивление спирали до опрессовки ТЭНа R0 = R20 * kу.с. = 8,13 * 1,25 = 10,2 Ом.
kу.с. – коэффициент, учитывающий уменьшение сопротивления спирали. kу.с. из опыта = 1,25.

5. Длина проволоки в рабочей части ТЭНа
l =
·d2R0/4
·20 = 3.14 * (0.9*10-3) * 10.2/(4*1.1*10-6) = 5.896 м
· 5.9 м

6. Навивку проволочной спирали предусматривают на стержень диаметром
d1 = 9d = 9 * 0,9 мм = 8,1 мм
Средний диаметр витка спирали
D = d1 + d = 8,1 + 0,9 = 9мм

7. Длина одного витка спирали до опрессовки
lВ = 1,07
·D – на 7% увеличение D из-за пружинности.
lВ = 1,07 * 3,14 * 9 = 30 мм

8. Активное число витков n = l/ lВ = 5,9/0,03 = 196 витков

9. Длина активной части трубки ТЭНа после опрессовки
Lа = PТЭН/(
·dобP’К)
dоб – диаметр оболочки ТЭНа при D = 9 мм dоб = 13 * 10-3 м
Lа = 5666/(3,14 * 13 * 10-3 * 11 * 104) = 5666/4490,2 = 1,26 м

10. Длина активной части оболочки ТЭНа до опрессовки
Lа.о. = Lа/
·

· = 1,15 –коэффициент изменения длины трубки в результате опрессовки методом обсадки
Lа.о. = 1,26/1,15 = 1,09 м

11. Расстояние между витками спирали
h = Lа.о/n = 1,09/196 = 0,0055 м = 5,5 мм

12. Потребная длина проволоки для изготовления спирали с учётом необходимой навивки на концы контактных стержней из расчёта 10 витков спирали на конец стержня
lпотр = l + 2 * 10lв = 5,9 + 1 * 10 * 0,03 = 6,5 м

13. Полная длина трубки ТЭНа
L = Lа + 2 * lк = 1,26 + 2 * 0,04 = 1,4 м

На этом конструктивный расчёт ТЭНа закончен.











Список литературы

1. Зимин Е. Н. и др. Электрооборудование промышленныx предприятий и установок/Е. Н. Зимин, В. И. Преображенский, И. И. Чувашов: Учебник для техникумов. 2e изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1981.
3. Монтаж техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования. Н.А. Акимов; Н.Ф. Котеленец; Н.И. Сентюрихин.
4. Электрооборудование производства. Г.Г. Рекус.
5. Шеховцов В.М. Электрическое и электромеханическое оборудование.
6. Зимин Е.Н. и др. Электрооборудование промышленных предприятий и установок в машиностроении.
7. ГОСТ и ЕСКД















HYPER15Основной шрифт абзаца

Приложенные файлы

  • pdf SKAN
    melnikov38
    Размер файла: 434 kB Загрузок: 0
  • jpg SKAN AROSLAV
    melnikov38
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 1
  • jpg SKAN AROSLAV DEP
    melnikov38
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 4
  • jpg SKAN PERM
    melnikov38
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0
  • jpg SKAN POBEDIT
    melnikov38
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 1
  • jpg SKAN VEZDE
    melnikov38
    Размер файла: 144 kB Загрузок: 0
  • jpg SKAN VOLGODON
    melnikov38
    Размер файла: 447 kB Загрузок: 0
  • jpg SKAN VOLGODON 1
    melnikov38
    Размер файла: 478 kB Загрузок: 2
  • doc ZADANIE
    melnikov38
    Размер файла: 108 kB Загрузок: 3