(2.4)

(2.5)

где h – шаг спирали, мм;

dсп.нар. – наружный диаметр спирали, мм;

dтр.вн. – внутренний диаметр трубки. Толщина оболочки приближенно равна 0.1.dтр.нар., следовательно:

(2.6)

Получаем:

Пользуясь соотношениями (2.4) и (2.5), получаем:

Определяем необходимую длину проволоки спирали по формуле (4.59) [2]:

(2.7)

где r20 – сопротивление нихрома при 20°С, r20 = 1.1.10-6Ом.м (таблица 5.4 [2]);

a – температурный коэффициент сопротивления нихрома, a = 16.8.10-6°С-1 (таблица 5.4 [2]);

В итоге имеем:

Число витков спирали определяем по формуле (15) [1]:

(2.8)

где dсп – средний диаметр витка спирали, для данного случая принимаем dсп = dсп.нар. -d= 8,3-0,6 =0,005м.

Получаем:

Активную длину ТЭНа определяем по формуле (16) [1]:

ТЭНа 2.9)

Окончательно получаем:

Величина Lакт должна быть равной 0.48м. Допустимое отклонение – не более 3%.

Проверяем:

Так как допустимое отклонение 0,8% <= 3% в пределах нормы, то делаем вывод, что диаметр проволоки d подобран верно, параметры ТЭНа dсп, h определены правильно.

Проверочный тепловой расчет ТЭНа.

Задача этого расчета состоит в определении температуры поверхности оболочки tтр спроектированного ТЭНа и температуры спирали tсп.

Температура трубки ТЭНа определяется по формуле (19) [1]:

(2.10)

где P –мощность ТЭНа, P =1,8 кВт;

tв – средняя температура воздуха в калорифере, °С;

a – коэффициент теплоотдачи от ТЭНа к воздуху, Вт/(м2.°С).

Средняя температура воздуха в калорифере определяется по следующей формуле:

(2.11)

где t1 – температура поступающего (холодного воздуха), из условия задания t1 = -8 °С;

t2 – температура выходящего (нагретого) воздуха, определяется по формуле (17) [1]:

(2.12)

где L – стандартная подача ЭКУ

Имеем:

Подставляя числовые значения в формулу (2.11), определяем среднюю температуру воздуха в калорифере:

Коэффициент теплоотдачи от ТЭНа к воздуху a определяем по номограмме 3 [1] при следующих параметрах:

- шаг оребрения: Sр = 3.5.10-3м [1];

- высота оребрения: hр = 14.10-3м [1];

- отношение: hр/Sр = 14/3.5 = 4.0;

- отношение: dтр.нар./Sр = 13/3.5 = 3.7;

Скорость воздуха в калорифере определяется по формуле (21) [1]:

(2.13)

где f – площадь поперечного сечения канала калорифера в месте наиболее заполненном нагревателями, определяется по формуле (22) [1]:

(2.14)

где H – высота канала (окна), H = 140мм;

zр – число ТЭНов в одном вертикальном ряду, zр = 2.

В итоге, имеем:

По формуле (2.13) определяем скорость движения воздуха в калорифере:

Окончательно, определяем a = 45Вт/(м2.°С).

Подставляя рассчитанные значения определяем температуру трубки tтр:

Полученная температура трубки удовлетворяет следующие условия:

1. tтр = 155,7 °С не превышает допустимую температуру для выбранного материала (углеродистая сталь): 155,7°С <= 350°С;

2. tтр = 155,7 °С соответствует технологическим требованиям на нагрев, т.е. не превышает 180°С: 155,7°С <= 180°С.

Температуру спирали определяем по формуле (23) [1]:

(2.15)

где lн – теплопроводность наполнителя (для периклаза lн = 1Вт/(м.°С));

(2.16)

Kсп – коэффициент, учитывающий различие условий теплообмена на модели и в реальном нагревателе, определяется по формуле (24):

Подставляя ранее рассчитанные значения, получаем:

Окончательно имеем:

Рассчитанная температура спирали удовлетворяет условию пункта 4[1] и не превышает допустимую для материала проволоки: 335,1°С<=630°С;

Выбор электродвигателя для привода вентилятора.

Согласно указаниям пункта 5 [1] подбираем электродвигатель для вентилятора. Необходимая подача воздуха вентилятором ЭКУ с учетом потерь и подсосов воздуха в воздуховодах определяем по формуле (25) [1]:

(3.1)

где k – коэффициент, учитывающий потери и подсос воздуха в воздуховодах. Для стальных воздуховодов длиной до 50м принимаем k = 1.1.

Подставляя числовые значения, получаем:

В ЭКУ типа СФОЦ используют центробежные вентиляторы, способные развивать высокое давление при достаточно большой подаче. По номограмме пункта 8.7 [3] по расчетному напору вентилятора DP = 350Па (из задания на проектирования) и необходимой подаче воздуха L = 871,2 м3/ч выбираем центробежный вентилятор типа ВЦ 4-75 марки Е3.15.105-1.

Мощность электродвигателя для привода вентилятора определим по формуле (26) [1]:

(3.2)

где kз – коэффицент запаса, принимаем kз = 1,4;

hп – КПД передачи hп = 1;

hв – КПД вентилятора, принимаем hв = 0.9;

В итоге имеем:

По таблице 8.16 [3] определяем двигатель, которым комплектуется вентилятор. Двигатель асинхронный короткозамкнутый серии 4АА63В4.

Данные по комплектации вентиляционного агрегата сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Комплектность вентиляционного агрегата с вентилятором ВЦ 4-75.

Обозна-чение	Вентилятор ВЦ 4-75			Электродвигатель
Обозна-чение	Номер	Диаметр колеса, % номинального	Частота вращения, мин-1	Тип	Мощность, кВт	Частота вращения, мин-1	Мас-са, кг.
Е3.15.105-1	3,15	105	1365	4АА63В4	0,37	1365	38,1

Выбор и проверочный расчет серийной ЭКУ.

Выбор серийной ЭКУ.

Задача выбора серийной ЭКУ состоит в определении типоразмера установки и их числа. Выбор производим по трем основным параметрам:

1. Тепловой мощности P, кВт;

2. Подаче воздуха вентилятора L, м3/ч;

3. Давлению вентилятора DP, Па.

Для нашего случая выбираем установку типа СФОЦ10/0,5-И1. Технические данные данной установки заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Технические данные установки СФОЦ10/0.5-И1.

Установленная мощность, кВт	В том числе электрокалорифера, кВт	Подача воздуха, м3/ч		Напор вентилятора, Па		Число секций электрокалорифера, шт		Число ТЭНов, шт		Мощность секции, кВт
10	9,6	800		350		2		6		4,8
Температура выходящего воздуха, не более, °С			Напряжение сети, В		Частота тока, Гц		Число фаз, шт		Схема соединения
50			380/220		50		3		Y

Проверочный расчет.

Задача проверочного расчета состоит в определении температуры воздуха на выходе из калорифера, которая не должна превышать 50°С и температуры поверхности ТЭНов, допустимое значение которой 180°С

Необходимость в проверочном расчете возникает в том случае, если условия работы ЭКУ отличаются от тех, которые указаны в паспорте.

Определяем температуру воздуха на выходе из калорифера по формуле (27) [1]:

(4.1)

Получаем:

Среднюю температуру внутри калорифера определим по формуле (2.11):

Так как геометрические размеры ЭКУ в предварительном расчете мы брали аналогичными размерам СФОЦ10/0,5-И1, то коэффициент теплоотдачи от поверхности ТЭНа к воздуху будет таким же как и в предыдущем расчете: a = 45Вт/(м2.С°).

По формуле (2.10) определяем температуру трубки, приняв А1 = 0.27м2:

Электрокалориферная установка для отопительно-вентиляционной системы птичника для бройлеров (стр. 2 из 3)

Проверочный тепловой расчет ТЭНа.

Выбор электродвигателя для привода вентилятора.

Выбор серийной ЭКУ.

Проверочный расчет.