- •Курсовая работа
- •2014 Содержание
- •Определение требуемых параметров эту………………………………………………………... 4
- •Список литературы…………………………………………………………………………………....18 Введение
- •1 Определение требуемых параметров эту
- •3 Разработка нестандартной эту
- •3.3 Проверочный расчет тэНа
- •3.4 Расчет толщины тепловой изоляции
- •4 Разработка принципиальной электрической схемы управления эту
- •5 Выбор силовых проводов.
- •6 Выбор аппаратуры управления и защиты.
- •Выбираем магнитный пускатель пмл-210004
- •Выбираем автоматический выключатель ва-13-29 трехполюсный
- •Выбираем автоматический выключатель ва-14-26-х4-20 однополюсный
3.3 Проверочный расчет тэНа
Целью проверочного расчета является определение температуры спирали и сравнение ее с максимально допустимой рабочей температурой материала спирали.
Значение принимается равным 105С, значение плотности периклаза после опрессовки принимается согласно исходных данных, материал трубки ТЭНа – сталь 10, толщина стенки трубки после опрессовки, теплопроводность стали.
3.3.1 Мощность ТЭНа на первом этапе расчета принимается равной
.
3.3.2 Термическое сопротивление трубки оболочки ТЭНа
,
где - внутренний диаметр трубки оболочки ТЭНа, м;
,
.
3.3.3Термическое сопротивление наполнителя (периклаза)
,
где – теплопроводность наполнителя (периклаза),;
–коэффициент, учитывающий различия условий теплообмена в реальной конструкции нагревателя и в эквивалентной составной трубе;
–наружный диаметр спирали, мм;
,
Коэффициент определяется по формуле:
Теплопроводность наполнителя (периклаза):
,
где – пористость периклаза в готовом ТЭНе, %;
–средняя температура периклаза, С.
Пористость периклаза в готовом ТЭНе:
,
где – плотность периклаза после опрессовки, кг/м3 (принимается согласно исходных данных).
–плотность периклаза с нулевой пористостью.
Средняя температура периклаза
.
Поскольку значение пока не определено, принимаем ориентировочно
,
.
3.3.4 Температура спирали ТЭНа
,
где – температура наружной поверхности оболочки ТЭНа,С.
При серийном изготовлении ТЭНа с алюминиевым оребрением термическое сопротивление между оболочкой ТЭНа и несущей трубкой оребрения незначительно, поскольку обеспечивается хороший контакт между ними. Поэтому при расчете температуры спирали ТЭНа с алюминиевым оребрением принимают температуру наружной поверхности оболочки равной температуре поверхности оребрения, т.е.
.
3.3.5 Значение , полученное при первичном расчете, является ориентировочным и может быть уточнено за счет более точного определения величини. Уточняющий расчет проводят в следующем порядке.
Удельное электрическое сопротивление материала проволоки при рабочей температуре
,
где коэффициент принимается согласно при температуре.
Электрическое сопротивление спирали ТЭНа при рабочей температуре.
,
где – коэффициент, учитывающий изменение сопротивления проволоки в результате опрессовки (ориентировочно можно принять равным 1,3).
Мощность ТЭНа при рабочей температуре.
.
Далее, уточняем значение :
.
Уточняем значение :
,
Уточняем значение :
,
.
Уточняем значение :
3.3.6 Максимально допустимая рабочая температура материала спирали , если оказывается, что, то расчет ТЭНа можно считать законченным ().
3.4 Расчет толщины тепловой изоляции
Расчет толщины тепловой изоляции проводится на основании двух условий:
а) по заданному (допустимому) снижению температуры горячей воды в водонагревателе за первый час после его отключения от сети;
б) по нормируемой температуре наружной поверхности водонагревателя.
Цель расчета – определение толщина тепловой изоляции. Значение определяют по каждому из двух вышеуказанных условий и затем принимают наибольшее значение.
3.4.1 Порядок расчета по заданному (допустимому) снижению температуры горячей воды в водонагревателе за первый час после его отключения от сети.
3.4.1.1 Количество теплоты, которое теряет вода в водонагревателе при остывании её на разность температуры :
,
где с – удельная теплоемкость воды; с=4190 Дж/кгС;
М – масса воды, нагреваемой в водонагревателе, кг;
- снижение температуры воды в водонагревателе за первый час после его отключения от сети.
3.4.1.2 Средний тепловой поток, теряемый горячей водой в окружающую среду при ее остывании за 1 час на разность температур :
3.4.1.3 Требуемое термическое сопротивление теплопередаче от воды к окружающей среде:
,
где - температура воздуха в помещении, в котором установлен водонагреватель ()
3.4.1.4 С учетом допущений термическое сопротивление складывается из термического сопротивления слоя тепловой изоляции и термического сопротивления теплоотдаче наружной поверхности водонагревателя:
,
где - теплопроводность материала тепловой изоляции,;
- площадь теплоотдающей поверхности водонагревателя, ;
- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности водонагревателя, .
Теплопроводность материала тепловой изоляции:
Для стекловаты
из=0,033+0,25610-3Тср
Согласно рекомендациям:
,
.
Площадь теплоотдающей поверхности водонагревателя, :
Толщина теплоизоляционного слоя:
.
3.4.2 Порядок расчета по нормируемой температуре наружной поверхности водонагревателя.
Для расчета используется условие неизменности теплового потока при прохождении им последовательных участков тепловой цепи (рассматривается стационарный процесс теплопередачи):
(1),
Левая часть выражения представляет собой тепловой поток, идущий от горячей воды через теплоизоляционный слой к наружной поверхности водонагревателя, а правая часть - тепловой поток отдаваемый от наружной поверхности водонагревателя в окружающую среду.
Извыражение (1) получается формула для расчета искомой толщины теплоизоляционного слоя :
,
где - нормируемая (по соображениям безопасности) температура наружной поверхности водонагревателя принимается равной.
Принимаем толщину тепловой изоляции .