3.2 Программа работы

1. Ознакомиться с принципом работы, назначением и техническими данными электродных водонагревателей.

2. Изучить методику расчета электродных водонагревателей.

3. Для лабораторного электродного водонагревателя расчетным путем определить:

1. минимальное расстояние между электродами;

2. время нагрева воды до температуры 80°С;

3. среднюю, начальную и конечную потребляемую мощность;

4. изменение удельного сопротивления воды от температуры.

4. Опытным путем определить удельное сопротивление воды при температуре 20°С.

5. Опытным путем исследовать зависимости:

1. потребляемой мощности от температуры воды;

2. удельное сопротивление воды от температуры;

3. плотность тока на электродах от температуры воды.

6. Сравнить опытные и расчетные значения.

7. Определить коэффициент полезного действия водонагревателя и удельный расход электроэнергии на нагрев воды.

3.3 Методика выполняемой работы

Электродная система - совокупность электродов, определенным образом связанных между собой и питающей сетью, предназначенных для подвода тока к нагреваемой среде. Параметрами электродных систем являются: число фаз, форма, размеры, число и материал электродов, расстояние между ними электрическая схема соединения ("звезда", "'треугольник").

При расчете электродных систем определяют их геометрические параметры, обеспечивающие выделение в нагреваемой среде заданной мощности и исключающих возможность ненормальных режимов.

Минимальное расстояние между электродами:

(3.1)

где U - напряжение холостого хода источника питания, В;

Е_доп - допустимая напряженность электрического поля в межэлек­тродном пространстве, В/см.

В практике для водонагревателей Е_доп зависит от удельного сопротивления воды р и принимается в пределах 125...250 В/см,

где Е_доп=125 В/см при р₂₀ > 20 Ом м, а Е_доп=250 В/см при р₂₀ > 100 Ом м.

Удельное сопротивление воды при температуре 20°С можно определить методом вольтметра и амперметра:

(3.2)

где b - ширина электрода, см;

h - высота электрода, см;

R₂₀ - сопротивление воды, заключенной между электродами

(3.3)

Удельное сопротивление воды при любой температуре t можно определить

(3.4)

где t - температура воды до заметного преобразования, °С.

Любая электродная система характеризуется геометрическим коэффициентом, который для однофазной плоской электродной системы находим как.

(3.5)

Время нагрева воды до температуры t:

(3.6)

где с - удельная теплоемкость воды, с=4190 Дж/кг ^оС;

t_н - начальная температура нагрева воды, °С;

- КПД водонагревателя, =0,92...0,97;

Средняя мощность по технологическим параметрам:

(3.7)

Начальная мощность:

(3.8)

Конечная мощность:

(3.9)

где t_K - конечная температура нагрева воды, °С

Плотность тока в конце нагрева находят:

(3.10)

где к_н - коэффициент неравномерности плотности тока по поверхности электродов, к_н=1,1... 1,4.

р_К - удельное сопротивление воды при конечной температуре, Ом см.

Коэффициент полезного действия водонагревателя

(3.11)

где W - расход электроэнергии на нагрев воды, кВт-ч.

Удельный расход электроэнергии на нагрев воды

(3.12)