Загрузил vanek.gribinichenko

Расчетно графическая работа по светотехнике

Реклама
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ»
Расчетно-графическая работа
по дисциплине
«Светотехника и электротехнология»
Тема проекта: «Расчет водонагревательной установки»
Автор работы: Колесник А.А.
Группа АИБ-424 (Эл)
Шифр 120152
Вариант 11(1)
Руководитель:
/ к.т.н., доцент Виноградов А.В.
Орел 2015
АННОТАЦИЯ
Расчетно-графическая работа содержит пояснительную записку
объемом 11 листов, включающих 1 таблицу. В расчетно-графической работе
был произведен расчет водонагревательной установки с выбором трубчатого
электронагревателя. Произведен выбор пускозащитной аппаратуры и
питающего провода.
ABSTRACT
Cash-graphic work contains an explanatory note of 110 liters, including 1
table. In the settlement and graphic works had been calculated water heating
installation with a choice of tubular electric heater. Produced puskozaschitnoy
choice of equipment and the supply wires.
РГР. 03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Подпись
Дата
Аннотация
Лит.
Лист
Листов
2
11
Оловский ГАУ АИБ-424
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................................................................................................4
1. Задание к выполнению расчетно- графической работы..................................5
2. Тепловой расчет водонагревательной установки............................................6
3. Выбор пускозащитной аппаратуры и питающего кабеля ..............................9
4. Заключение.........................................................................................................10
5. Список использованных источников ..............................................................11
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Лит.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Лист
Листов
3
11
Орловский ГАУ АИБ-424
ВВЕДЕНИЕ
Электрический нагрев – процесс преобразования электрической
энергии в тепловую для дальнейшего использования.
Электронагрев в сельском хозяйстве используется в основном для
следующих целей:
*
подогрева воды для технических нужд;
*
перегрева воздуха в установках микроклимата на предприятиях
сельского хозяйства;
*
обогрева молодняка сельскохозяйственных животных и птицы;
*
подогрева почвы и воздуха в парниках и теплицах;
*
сушки зерна, сена, овощей, фруктов;
*
регенерации масла, наплавки деталей, электросварки и др.
Электрический нагреватель – основной элемент электротермической
установки,
преобразующий
электрическую
Конструктивное исполнение электрического
энергию
в
тепловую.
нагревателя определяется
нагреваемой средой, характером нагрева, мощностью, технологическим
назначением и другими условиями.[3]
В
зависимости
от
назначения электрические
конструкции
и
нагреватели выполняют
технологического
с
электрической
изоляцией, защитными устройствами, а также с устройством для крепления и
подвода электрического тока.
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Лит.
ВВЕДЕНИЕ
Лист
Листов
4
11
Орловский ГАУ АИБ-424
1 ЗАДАНИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО- ГРАФИЧЕСКОЙ
РАБОТЫ
В расчетно- графической работе необходимо определить мощность и
тип
трубчатого
электронагревателя
(ТЭН)
для
водонагревателя,
выполненного в виде стального прямоугольного параллелепипеда (размеры
указаны в таблице 1.1), с толщиной стенки 5 мм. Определить потери тепла в
окружающую среду с нижней, боковых и верхней стенок нагревателя при
отсутствии теплоизоляции. Выбрать толщину теплоизоляции исходя из
условия, что температура наружной стенки не должна превышать 370С.
Рассчитать
и
выбрать
необходимое
сечение
кабеля
для
питания
водонагревателя и выбрать защитный аппарат для защиты питающей линии
водонагревателя от короткого замыкания. [2]
Таблица 1.1
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0,4х
0,5х
0,6х
0,7х
0,8х
0,9х
1х
1х
0,5х0,3
0,3х1
0,4х1
0,5х1
0,6х1
0,7х1
0,8х1
0,9х1
1х1
1х0,3
х1
tнач
5
2
20
25
8
10
5
5
2
20
tкон
90
70
95
80
55
90
95
90
70
95
tокр
10
20
15
5
20
20
10
10
20
15
Размеры,м 0,3х
Время нагрева равно 2ч.
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Лит.
ЗАДАНИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ
РАСЧЕТНО - ГРАФИЧЕСКОЙ
РАБОТЫ
Лист
Листов
5
11
Орловский ГАУ АИБ-424
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
2.1 Расчет объема водонагревателя и массы нагреваемой воды:[2]
𝑉 = 𝑎 ∙ 𝑏 ∙ 𝑐 = 0,3 ∗ 0,3 ∗ 1 = 0,09м3 ,
(1)
𝑚 = 𝜌в ∙ 𝑉 = 1000 ∙ 0,09 = 90 кг,
(2)
где a, b, c- ширина, длина и высота водонагревателя, м
𝜌в - плотность воды, кг/м3
2.2 Расчет полезной мощности при нагреве воды:
Фпол =
𝑚∙𝑐∙(𝑡кон −𝑡нач )
𝑡
, Вт
(3)
где m – масса материала, кг.;
с – удельная теплоемкость материала, кДж/кг·оС;
tкон, tнач – конечная и начальная температура нагреваемого материала,
о
С;
t – время нагрева, с;
90 ∙ 420 ∙ (90 − 5)
= 446,25 Вт
7200
2.3 Расчет мощности расходуемой на нагрев конструкции
Фпол =
водонагревателя:
Фк = ∑𝑛𝑖=1
𝑚𝑖 ∙𝑐𝑖 ∙(𝑡кон −𝑡нач )
𝑡
, Вт
(4)
где mi, ci – масса и удельная теплоемкость элементов конструкции,
выполненных из разных материалов.
𝑚 = 𝜌с ∙ 𝐹 ∙ 𝛿𝑐т , кг
(5)
где 𝜌с − плотность стали, кг/м3
𝐹 − площадь поверхности водонагревателя, м2
𝛿𝑐т − толщина стенки, м
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Лит.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ
УСТАНОВКИ
Лист
Листов
6
11
Орловский ГАУ АИБ-424
𝑚 = 7900 ∙ 1,38 ∙ 0,005 = 54,5 кг
𝑛
54,5 ∙ 486 ∙ (90 − 5)
= 312,7 Вт
7200
Фк = ∑
𝑖=1
2.4 Расчет оптимальной толщины теплоизоляции:[4]
В качестве изоляции выбираем вспененный каучук с коэффициентом
теплопроводности 0,036 Вт /м3*С;
𝛿=
𝜆из
ɑм
∙
𝑇2 −𝑇П
𝑇П −𝑇0
, мм
(6)
где 𝜆из - коэффициент теплопроводности, 𝜆из =0,036, Вт /м3*С;
ɑм - коэффициент теплоотдачи, Вт /м3*С;
𝑇0 - температура окружающей среды, 0С;
𝑇П - температура поверхности изоляции обращенной к окружающей
среде, 0С;
𝑇2 - температура материала нагревателя, 0С.
𝛿=
0,036 90 − 37
∙
= 0,0072 = 7,2 мм
9,4 37 − 10
2.5 Расчет тепловых потерь:[2]
Ф=
∆𝑡
𝑅𝑡
, Вт
(7)
где ∆𝑡 − разность температур, 0С
𝑅𝑡 − тепловое сопротивление, м2/0С∙Вт
𝑅𝑡 =
1
ɑн ∙𝐹н
+
𝛿ст
𝜆ст ∙𝐹ст
+
1
ɑв ∙𝐹в
+
𝛿из
𝜆из ∙𝐹из
, м2/0С∙Вт
(8)
где ɑн , ɑв −коэффициент теплоотдачи, Вт/м3∙0С
𝛿𝑐 − толщина стенки, м
𝛿из −толщина изоляции,м
𝜆ст − коэффициент теплопроводности, Вт/м∙0С
𝐹ст, 𝐹н , 𝐹в , 𝐹из − площадь поверхности, м2
𝑅𝑡 общ = 2𝑅𝑡 верт1 + 2𝑅𝑡 верт2 + 𝑅𝑡 верх + 𝑅𝑡 низ ,м2/0С∙Вт
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
4
Для вертикальных стенок и труб ɑ= 3,26· √∆𝑡(
Вт
м2
∙ С) ,
4
𝑎 = 3,26 ∙ √90 − 5 = 9,89 Вт/м3∙0С
Для горизонтальных поверхностей, обращенных
4
поверхностью вверх ɑ= 2,55· √∆𝑡(
Вт
м2
теплоотдающей
∙ С)
4
𝑎 = 2,55 ∙ √90 − 5 = 7,7 Вт/м3∙0С
Для горизонтальных поверхностей, обращенных
4
поверхностью вниз ɑ= 1,63· √∆𝑡(
Вт
м2
теплоотдающей
∙ С)
4
𝑎 = 1,63 ∙ √90 − 5 = 4,9 Вт/м3∙0С
𝑅𝑡 верт1 =
1
0,003
1
0,01
+ 74,4∙0,3 + 9,89∙((0,3+0,01)∙(1+0,01)) + 0,036∙((0,3+0,01)∙(1+0,01))
9,89∙0,3
= 1,55 м2/0С∙Вт
𝑅𝑡 верт2 =
1
0,003
1
0,01
+
+
+
9,89∙0,3
74,4∙0,3
9,89∙((0,3+0,01)∙(1+0,01))
0,036∙((0,3+0,01)∙(1+0,01))
= 1,55 м2/0С∙Вт
𝑅𝑡 верх =
𝑅𝑡 верх =
1
0,003
1
0,01
+ 74,4∙0,12 + 7,7∙((0,3+0,01)∙(0,3+0,01)) + 0,036∙((0,3+0,01)∙(0,3+0,01))
7,7∙0,12
1
0,003
1
+ 74,4∙0,12 + 4,9∙((0,3+0,01)∙(0,3+0,01))
4,9∙0,12
+
0,01
0,036∙((0,3+0,01)∙(0,3+0,01))
= 5,32м2/0С∙Вт
= 6,7м2/0С∙Вт
𝑅𝑡 общ = 2 ∙ 1,55 + 2 ∙ 1,55 + 5,32 + 6,7 = 18,22 м2/0С∙Вт
Ф=
80
12,76
= 4,39, Вт
2.6 Расчет полной мощности ТЭНа
Фп = Фпол + Фк + Ф, Вт
(9)
Фп = 446,25 + 312,7 + 4,39 = 763,34Вт
На основании расчетов выбираем ТЭН-32А13/1,0кВтJ220 , значение
номинального тока ТЭНа принимаем согласно каталога Iном.т=4.5 А.
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
3 ВЫБОР ПУСКОЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ И ПИТАЮЩЕГО
КАБЕЛЯ
Выбор питающего кабеля производим из условия
Iд> Iном.т
Iд - допустимый ток кабеля, А;
Iном.т - номинальный ток ТЭНа, 4,5 А
Данному условию соответствует кабель ВВГнг-LS 1х1.5 с допустимым
током 16А.[ПУЭ]
Iд> Iном.т
16А>4,5А
Определяем ток комбинированного расцепителя
𝐼𝑘 = 𝑘 ′ ∙ 𝐼ном.т = 1,4 ∙ 4,5 = 6,3 А
где 𝑘 ′ - коэффициент учитывающий пусковые токи;
𝐼ном.т − номинальный ток ТЭНа, А.
Выбираем автоматический выключатель Resi9 1P 10A с номинальным
током комбинированного расцепителя Iуст=10А.
Проверяем
сечение
кабеля
на
соответствие
расчетному
току
комбинированного расцепителя:
𝐼д ≥ 1,25 ∙ Iуст
𝐼д − допустимый ток кабеля, А.
16 ≥ 1,25 ∙ 10
16 ≥ 12,5
Защита кабеля от короткого замыкания и перегрузок выполняется.
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Лит.
ВЫБОР ПУСКОЗАЩИТНОЙ
АППАРАТУРЫ И
ПИТАЮЩЕГО КАБЕЛЯ
Лист
Листов
9
11
Орловский ГАУ АИБ-424
4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В
расчетно-
графической
работе
был
произведен
расчет
водонагревательной установки с выбором трубчатого электронагревателя. По
результатам расчета был выбран ТЭН-32А13/1,0кВтJ220, так же был выбран
питающий кабель марки ВВГнг-LS 1х1.5 и автоматический выключатель
Resi9 1P 10A.
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Лит.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Лист
Листов
10
11
Орловский ГАУ АИБ-424
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. А. В. Виноградов, М. В. Бородин, С. В. Амелин Светотехника и
электротехнология. Курсовое и дипломное проектирование. Часть 1.
Орел-2012
2. А.В. Виноградов // Применение электроэнергии. МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РЕФЕРАТА И КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ:
методические указания. – Орёл: Изд-во Орёл ГАУ, 2014. – 15с.
3. Интернет ресурс: http://www.4living.ru/items/article/energy-electrowater-heating/
4. Интернет ресурс: http://pro-uteplenie.ru/vybor/481-teploizolyacionnyetrubki-iz-vspenennogo-kauchuka
РГР.03.35.03.06.120152.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Колесник А.А.
Провер.
Виноградов
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Лит.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ
Лист
Листов
11
11
Орловский ГАУ АИБ-424
Скачать