Расчет электрокалориферной установке в помещении свинарника для опоросов на 52 места (стр. 3 из 3)
Для привода вентилятора используем асинхронный электродвигатель серии 4А. Необходимая мощность на валу электродвигателя определяется по формуле [3]:
(3.2)где Qvt – расчетный воздухообмен, м3/с, Qvt = 3640 / 3600 = 1,011 м3/с;
р – необходимое давление вентилятора, из исходных данных р = 370 Па;
ηв =0,8 – КПД вентилятора;
ηпер – КПД передачи, принимаем ηпер = 0,95 для клиноременной передачи [3];
kз – коэффициент запаса, принимаем kз = 1,5 [3].
Из [6] выбираем электродвигатель 4А80А4У3 с мощностью на валу 1,1 кВт, частотой вращения 1500 об/мин, с cosφ= 0.81. Расхождение в частоте вращения учитывают соответствующими диаметрами шкивов клиноременной передачи между электродвигателем и вентилятором.
3.2. Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства
Мощность одного ТЭНа Рн определяется, исходя из мощности одного калорифера
Р = 41074 Вт, определенной ранее в разделе 1, и числа ТЭНов в одном калорифере [3]:
(3.3)где z – число ТЭНов, принимаем z = 15 [1].
Рабочий ток нагревательного элемента с учетом схемы включения Iн, А: Iн =Pн/U,Iн=2738,3/220=12.4 А
(3.4)где tд – действительная температура нагревателя, принимаем по литературе [3] tд=180+50=230 ОС;
Км – коэффициент монтажа, учитывающий ухудшение охлаждения, по литературе [7] принимаем Км = 1.5;
Кс – коэффициент среды, учитывающий улучшение охлаждения, по литературе [7] принимаем Кс = 0.8 .
По рабочему току и расчетному значению температуры по литературе [7] определяем диаметр (d) и сечение (S) нагревателя:
d = 1,8 мм;
S =2,54 мм2.
Рабочее сопротивление нагревателя – запрессованной нихромовой проволоки Rн, Ом [3]:
(3.5)где Uн = 220 В – номинальное напряжение нагревателя.
Сопротивление нагревателя до опрессовки Rон, Ом [3]:
(3.6)где α1 – коэффициент изменения сопротивления в результате опрессовки, по литературе [3] принимаем α1 = 1,3.
Длина проволоки до опрессовки l, м [3]:
(3.7)где ρд – удельное сопротивление нихромовой проволоки при действительной температуре tд = 230 ОС, которое определяем по формуле [3]:
(3.8)где ρ20 – удельное сопротивление материала при температуре 20 ОС, для нихрома по литературе [7] ρ20 = 1,17 Ом*м;
α – температурный коэффициент изменения сопротивления, для нихрома по литературе [7] α = 35*10-6 .
Подставив в формулу (3.7) значение ρд, длина проволоки до опрессовки будет равна:
Диаметр спирали (dc, мм) равен [3]:
(3.9) 
Шаг спирали (h, мм) равен [3]:
(3.10) 
Число витков (n) равно [3]:
(3.11) 
Внутренний диаметр трубки ТЭНа (dв, мм) равен [3]:
(3.12) 
Длина активной части трубки ТЭНа (La, м) после опрессовки равняется длине спирали (Lсп, м) равна [3]:
(3.13) 
а до опрессовки (Loa, м) равна [3]:
(3.14)где γ1 – коэффициент, учитывающий изменение длины трубки при опрессовке, из литературы [3] γ1 = 1,15.
Полная длина ТЭНа L, м равна [3]:
(3.15)где Ln– длина пассивной части трубки ТЭНа, по литературе [3] принимаем Ln=0,05 м.
Потребное количество проволоки для одного ТЭНа с учётом необходимой навивки на концы контактных стержней из расчета 15 – 20 витков на стержень [3]:
(3.16) 
Удельная мощность W, Вт/см2 поверхности активной части трубки ТЭНа определим по формуле [3]:
(3.17) 
Удельная мощность по литературе [3] для трубки, выполненной из стали Ст.10, при использовании в качестве наполнителя кварцевого песка или периклаза должна составлять 3 – 5 Вт/см2 при работе ТЭНов в калориферах. Как видно это условие соблюдается, следовательно делаем вывод о том, что расчёты выполнены верно и ТЭН с данной конфигурацией применим в калориферах.
4. Расчет силовой сети, выбор аппаратуры управления и защиты
Расчет силовой сети электрокалориферной установки и линии её подключения, а также выбор аппаратуры управления и защиты производится по расчётным токам.
Для линии электрокалорифера величина расчётного тока (Iк, А) определяется по формуле [3]:
(4.1)где
– мощность калорифера, кВт;UH = 380 В – номинальное напряжение на зажимах калорифера.
Для линии электродвигателя величина расчетного тока (Iд, А) определяется по формуле [3]:
(4.2)где
– мощность электродвигателя, кВт;UH = 380 В – номинальное напряжение на зажимах электродвигателя;
сosφ – коэффициент мощности электродвигателя, из пункта 3.1. сosφ= 0.81;
Кзд – коэффициент загрузки электродвигателя.
Коэффициент загрузки электродвигателя учитывает несоответствие между значением расчетной мощности и установленной (номинальной) мощностью электродвигателя, характер нагрузки рабочей машины, учитываемый коэффициентом загрузки рабочей машины Кзм. Для вентиляторов по литературе [3] принимаем Кзм = 1.
С учётом этого коэффициент загрузки электродвигателя определяем по формуле [3]:
(4.3)где Ррасч – необходимая мощность на валу электродвигателя для привода вентилятора, из пункта 3.1. Ррасч = Рдв = 738,3 Вт;
Рном–номинальная мощность выбранного электродвигателя из пункта 3.1 Рном=1100Вт.
Подставив в формулу (4.2) значение Кзд, расчетный ток для линии электродвигателя будет равен:
Расчетный ток магистрали, питающей электрокалориферную установку, определяется суммой расчетных токов калорифера и двигателя [3]:
Сечение проводов и кабелей линий электрокалорифера и вентилятора, а также линии подключения определим по условиям нагревания [1, с.29]:
(4.4)где Iдоп – длительно допустимый ток нагрева для данного способа прокладки, числа жил и сечения провода, А;
Iрасч – расчетный ток для участка сети, который принимаем равным в зависимости от участка сети Iк, Iд, Iм.
По литературе [1, табл. П.1.19] определяем сечение жил кабеля АВВГ для каждого участка. Выбор этого типа кабеля обусловлен тем, что помещение свинарника особо сырое с химически активной средой, а этот тип кабеля допускается к прокладке в таких помещениях. Кабель принимаем четырехжильный.
Сечение жилы кабеля:
· на магистральном участке: S = 2,5 мм2 ,
;· на участке калорифера: S = 2,5мм2 ,
;· на участке электродвигателя : S = 2,5 мм2 ,
;Как видно условие (4.4) соблюдается для всех участков сети.
Для защиты сети от перегрузок используем автоматический выключатель Е203/80r с номинальным током 80А.