2. Выбор электродвигателя для привода вентилятора

Требуемая подача вентилятора с учетом потерь и подсо­сов воздуха в воздуховодах определяется по формуле

L_в1 = ∙ К₁= (14)

где К₁—коэффициент, учитывающий потери или подсос воз­духа в воздуховодах

Коэффициент К₁=1,1 для стальных, асбоцементных и пла­стмассовых воздуховодов длиной до 50 м.

Для электрокалориферных установок животноводческих помещений рекомендуется использовать центробежные венти­ляторы способные развивать высокое давление при доста­точно большой подаче. Наилучшими аэродинамическими свойствами обладают вентиляторы типа Ц4-70.

Техническая характеристика этих вентиляторов приведена в литературе [1]

Номограмма для выбора центробежного вентилятора серии Ц4-70 приведена литературе [1] глава «7.2 Расчёт воздухообмена» стр.129 рис.7.1.

Зная подачу и полный напор вентилятора, подбирают по номограммам нужный вентилятор. Из точки, соответствующей значению подачи, проводят прямую до пересечения лучом номера вентилятора и далее по вертикали до встречи с линией, соответствующей необходимому напору вентилятора. По аэродинамическим характеристикам определяют рабочую точку выбранного вентилятора (она является точкой пересечения). Эта точка характеризуется КПД вентилятора и скоростью, с которой нужно вращать вентилятор, чтобы обеспечить требуемые расход и напор.

По номограмме для данной подачи и напора находим, что наиболее приемлемым является центробежный вентилятор

Ц4-70 № 4

Техническая характеристика вентилятора:

1. Частота вращения n = 750 об/мин

2. КПД η = 0,4

Мощность электродвигателя для привода вентилятора оп­ределяется по формуле

Р_расч= = (15)

где L_в-подача вентилятора, м³/с;

H_в-полный напор, Н/м²;

_в - к.п. д. вентилятора;

_пер-к. п.д. передачи;

К_з - коэффициент запаса;

Значение коэффициентов запаса принимается равным 1,3.

Так как скорости вращения выбранного вентилятора и элек­тродвигателя не совпадают, то применяем _пер=0,96.

Принимаем электродвигатель 4А 90LB8 IP54

Техническая характеристика электродвигателя:

1. Номинальная мощность Р = 1,1 кВт

2. Номинальный ток I_н= 3,1 А

2. Частота вращения n_н =715 об/мин.

3. КПД η = 76 %

4. cos φ = 0,72

5. Кратность пускового тока k_I = 4

3. Тепловой расчет и расчет конструктивных параметров электрокалориферной установки

В электрокалориферах и электрокалориферных установках вентиляционно отопительных систем, как правило применяют прямые ТЭНы с алюминиевым оребрением .

Основными показателями для теплового расчета являются теплопроизводительность электрокалорифера, Р_к1 ,которая определяется подачей вентилятора L_в1, требуемой температурой в вентилируемом помещении (t_в) и температурой окружающего воздуха (t_н), т.е. температурным перепадом по воздуху.

Одним из важнейших технических показателей электрокалорифера является температура поверхности нагревательных элементов (t_пов), которая зависит от условий теплотдачи от них к потоку воздуха.

Для обычных условий эксплуатации электрокалориферов теплоотдача от нагревательных элементов к потоку воздуха может рассматриватся как стационарный процесс. Это означает, что в течение всего процесса параметры, характеризующие его, могут быть признаны неизменными во времени.

Основным законом, описывающим стационарный процесс конвективной теплоотдачи, является закон Ньютона:

Р_в= F_н(t_пов-t_нрасч), (16)

где Р_н- тепловой поток, переданный движущемуся воздуху,Вт; -коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/(м^{2 0}С); F_н- площадь теплоотдающей поверхности нагревательных элементов, м²; t_пов и t_нрасч- температура соответственно теплоотдающей поверхности (180⁰С) и наружного воздуха района(расчетная наружная температура воздуха для соответствующего климатического района), входящего в калорифер.

Так как расположение ТЭНов шахматное (компановке пучка труб (расположение нагревателей в рядах выполнено со смешением на половину шага в направлении, нормальном течению воздуха), то значение рассчитывают по формуле:

_ш=0,213 /s_p^0,35Pr^0,35(d_тр/s_p)^-0,54(h_p/s_p)^-0,14( _р/ )^0,35, (17)

где Pr= - число Прандтля ( - коэффициент температуропроводности воздуха; -коэффициент кинематической вязкости воздуха); _р- скорость воздушного потока в проходном сечении калорифера,); - коэффициент теплопроводности воздуха; значения геометричечких параметров ТЕН s_p,h_p и d_pприведены в приложении ;

Теплофизические параметры воздуха и следует выбирать по температуре воздуха, выходящего из калорифера, которая определяется по формуле:

t_првых = Р_к/L_иС_{в в} -t_нрасч.=97650/(5603,1∙1∙1,2)-24,5=-10°С (18)

Значения и взяты из литературы [1] с.279 приложение 23.

Значение скорости воздуха в проходном сечении калорифера _рнаходится в пределах 6-7м/с.

_ш=0,117(0,0243/0,0035^0,35 )0,715^0,35(0,018/0,0035)^-0,54(0,011/0,0035)^-0,14 (6/0,0000133)^0,35 =51,2 Вт/(м^{2 0}С)

Таким образом установленная мощность одного калорифера

Р_к1¹=1,2Р_к1=1,2∙97,65=117,18 кВт (19)

Площадь теплоотдающей поверхности ТЭНов, установленных в калорифере определяем в соответствии с зависимостью

F_н=Р_к1¹/ (t_пов-t_н) =117180/(51,2∙(180+24,5))=11,2 м² (20)

Р_в= 51,2∙11,2∙ (180+24,5)=117,3 кВт

Необходимое количество ТЭНов определим из выражения

N_тэн=F_н/F_н¹=11,2/0,29=38,6 (21)

где F_н¹- площадь теплоотдающей поверхности одного ТЭНа (определяется по габаритным размерам ТЭНа)

Число ТЭНов должно быть кратно 3, то принимаем N_тэн= 54

При N_тэн= 42, Р_н= 2,8кВт, а этого быть не может т.к. Р_н <2500Вт

Мощность одного ТЭНа Р_н определяется, исходя из мощности одного калорифера Р_к1¹ и числа ТЭНов в од­ном калорифере:

Р_н=Р_к1¹/N_тэн = 117,3/48=2,44кВт (22)

Расчёт конструктивных параметров калорифера сводится к определению геометрических размеров проходного окна (проходного сечения) калорифера,в котором устанавливаются нагревательные элементы.

Проходное сечение калорифера определяется при следующих допущениях:

скорость потока воздуха _р – 6-7м\с; длина проходного сечения окна калорифера l_ок соответствует длине оребренной части ТЭН.

Площадь проходного окна калорифера

F_ок= L_в¹/ _р=5603,1/(6∙3600)=0,26 м² (23)

Высота проходного сечения окна

H_ок= F_ок/l_ок =0,26/0,48=0,54 м (24)

В этом сечении распологается первый ряд нагревательных элементов, а за ним последующие. Расположение ТЭНов осуществляется в зависимости от задания (шахматное) .

Рассчитанные ТЭНы будут располагаться в трех секциях, в каждой из которых по 18 ТЭНов.