Контрольні питання
1. Чому варто уникати прямого попадання сонячних променів на фотоелемент люксметра?
2. Чому в установках природного освітлення нормується не абсолютний рівень освітленості, а відносний?
3. Чому КЕО для приміщень з бічними світловими прорізами нормується не біля "сліпої" стіни, а на відстані 1 м?
4. Чим викликане використання поправочних коефіцієнтів до показань люксметра при вимірі освітленості від різних типів джерел світла?
5. Які заходи сприяють збільшенню КЕО в приміщенні?
6. Які види зорових робіт здійснюються в обстежуваному приміщенні і до якого розряду по СНІП-11-4-79 їх можна віднести?
7. 3 якою метою в приміщеннях передбачається можливість включення окремих груп світильників?
8.Які організаційні заходи треба виконувати, щоб підтримувати ефективність освітлювальної установки на високому рівні?
9.Перелічити основні резерви економії електроенергії в освітлювальних установках.
Лабораторна робота №8 Дослідження параметрів роботи електродного нагрівача
Мета роботи: ознайомитися з будовою та принципами роботи електродних нагрівачів, а також можливість застосування їх у побуті. Розглянути переваги та недоліки даного принципу.
Короткі теоретичні відомості
У наш час широко поширені нагрівачі, що нагрівають воду за рахунок передачі тепла від одного, більш гарячого тіла, до іншого - їх називають ТЕНи. ТЕН це пристрій й основу якого покладений ефект виділення тепла з матеріалу високого опору при прикладенні до його кінців певної напруги. Така трансформація електричної енергії спричиняє зниження ККД установки.
На відміну від традиційного способу, електродний нагрівач відразу передає енергію мережі воді.
Винахід призначений для використання в казанах, акумуляторних водонагрівачах, автономних системах опалювання, що харчуються від електромережі. Суть винаходу: нагрівач є циліндровим корпусом з конусною нижньою частиною, в корпусі коаксіально розміщений на діелектричній перегородці конічний фазний електрод з гвинтовою частиною, що проходить через діелектричну перегородку і різьбову втулку. Конічна форма фазного електроду і нижньої частини корпусу, а також рухоме з'єднання фазного електроду дозволяють плавно регулювати потужність водонагрівача без коректування провідності рідини, що нагрівається.
Опис принципу дії установки
Винахід відноситься до конвекційних водонагрівачів електродного типу, призначено для роботи в автономних мережах рідинного теплопостачання з використанням конвекційних теплообмінників, радіаторів і може застосовуватися як конвекційний нагрівач води для технічних цілей, технологічних процесів.
Відомий електродний нагрівач рідини, що забезпечує ступінчасте регулювання теплової і електричної потужності.
У аналога для забезпечення регулювання потужності між фазовими і нульовими циліндровими електродами розміщений екрануючий металевий електрод, який через комутатор електрично пов'язаний з джерелом живлення і центральним фазним електродом. Токовиводи всіх трьох електродів розміщені на діелектричній перегородці і закриті заземленим металевим кожухом. У свою чергу, електроди розміщені в корпусі з відвідними патрубками, що підводять, а діелектрична перегородка є кришкою корпусу.
Крім того, корпус в зборі поміщений в заземлений кожух, в аналогу забезпечено ступінчасте регулювання потужності нагріву рідини за допомогою комутатора. Недоліками аналога є складна конструкція із-за наявності комутатора, а також відсутність можливості плавного регулювання потужності в широких межах.
Найбільш близьким відомим технічним рішенням є проточний нагрівач ВЕП - 06, що містить корпус з вхідним і вихідним штуцерами, два фазні електроди, коаксіально розміщені в корпусі і закріплені в діелектричних перегородках, фазний і нульовий виводи для подачі електроживлення і циліндрова порожнина, причому потужність електронагріву регулюється ступінчасто шляхом різних комбінацій включення фазних електродів і плавно підбором провідності рідини, що нагрівається.
Недоліками прототипу є:
- ускладнення схеми управління нагрівом у зв'язку з необхідністю комутації фазних електродів для ступінчастого регулювання потужності водонагрівача;
- необхідність коректування провідності рідини, що нагрівається, для забезпечення плавного регулювання потужності водонагрівача.
Завданням винаходу є спрощення пристрою і забезпечення плавного регулювання потужності водонагрівача без коректування провідності рідини, що нагрівається.
Для досягнення поставленого завдання в нагрівачі, що містить корпус з вхідним і вихідним патрубками, коаксіально розміщений в корпусі на діелектричній перегородці в порожнині з рідиною, що нагрівається, фазний електрод, останній і нижня частина корпусу виконані конічними, фазний електрод має гвинтовий стрижень, що проходить через діелектричну перегородку і забезпечений хвостовиком.
При цьому гвинтовий стрижень і діелектрична перегородка можуть бути сполучені один з одним гвинтовою металевою втулкою, а між втулкою і перегородкою введена еластична герметизуюча кільцева шайба. Крім того, кут конічних поверхонь корпусу і фазного електроду може бути рівний 10-20oС. Крім того, діелектрична перегородка виконана по зовнішньому діаметру з різьбленням і закріплена на різьбовій частині внутрішньої поверхні корпусу. Крім того, хвостовик на гвинтовому стрижні фазного електроду має довжину не менш максимального ходу фазного електроду на осі нагрівача і забезпечений ручкою, що обертається.
Рисунок 8.1 Загальний вигляд нагрівача
Нагрівач містить корпус 1 з конічною частиною 2 і захисним циліндром 3, закритим з верхнього торця кришкою 4 і заглушкою 5. Конічна частина 2 забезпечена патрубком, що підводить, 6, а корпус 1 забезпечений відвідним патрубком 7.
У внутрішній порожнині 8 нагрівача розміщений конічний фазний електрод 9, забезпечений гвинтовим стрижнем 10, що проходить через діелектричну перегородку 11 і різьбову втулку 12, яка у свою чергу сполучена з перегородкою 11 на різьбленні.
Між торцем втулки 12 і перегородкою поміщена еластична герметизуюча шайба 13 для запобігання виходу рідини з порожнини 8. Гвинт 10 має хвостовик 14 під ключ і обмежувальну шайбу 16.
До різьбової втулки 13 приєднаний дріт 15 подач фазного живлення на електрод 9.
До корпусу 1 приварені різьбові виводи 17 і 18 для підключення нульового дроту живлення і дроту заземлення відповідно.
Перегородка 11 сполучена герметично з корпусом 1 і забезпечує коаксіальне положення електроду 9 в порожнині 8 нагрівача при будь-якому положенні гвинта 10 у втулці 12. Регулювання положення електроду 9 в порожнині 8 забезпечується ключем 19 з діелектричного матеріалу, що вводиться через отвір 20 в кришці 4. У крайньому верхньому положенні електроду 9 відстань між поверхнями корпусу 1 і електроду 9 максимально, площа ефективної взаємодії між ними мінімальна, тому за наявності рідини в порожнині 8 нагрівача і подачі напруги живлення на виводи 15 і 17 нагрівача через рідину потече мінімальний струм, згідно закону Джоуля-ленца. У крайньому нижньому положенні електроду 9 відстань між поверхнями корпусу 1 і електроду 9 мінімально. А площа ефективної взаємодії між ними максимальна, що забезпечить максимальний струм через рідину і максимальну потужність нагріву.
При подачі на фазний дріт 15 і вивід 17 живлячої напруги Uс в порожнині 8 тече струм
де Rу' - еквівалентний опір між електродом 9 і корпусом 2.
Значення
де q - питома провідність рідини в порожнині 3; Sэ - еквівалентна площа взаємодії поверхні електроду 9 і корпуси 2; r - відстань між поверхнями корпусу 2 і електроду 9.
Варіанти постійного розміщення елементу регулювання потужності нагрівача показані на рисунку 8.2. Ключ 19 виконаний у вигляді ручки, що обертається, підібганою пружиною 21, що упирається в шайбу 22 або шайбою 23 з ексцентричною шайбою 24.
Хвостовик 14 стрижня має довжину, дещо більше максимального ходу електроду від нагрівача і вільно переміщається в прорізі ручки 19.
При цьому забезпечується можливість оперативного регулювання положення фазного електроду в порожнині нагрівача, а значить потужності нагрівача шляхом обертання ручки 19.
В порівнянні з аналогом запропоноване технічне рішення забезпечує плавне регулювання теплової і електричної потужності в широких межах при істотному спрощенні конструкції і технології виготовлення нагрівача. Нагрівач (рисунок 8.1) зібраний виключно з елементів у формі тіл обертання, що отримуються шляхом токарної обробки без застосування дорогих штампів.
Випробування і розрахунки показали, що вибором кута корпусних поверхонь в межах 10-20o забезпечується регулювання електричної і теплової потужності нагрівачів в 10-16 разів, при цьому відпадає потреба в комутаторі фазних і екрануючих електродів, з яких використовується всього один фазний електрод.