151148 (Электрический расчет бытовых электроприборов)

Расчетная контрольная работа №1

по дисциплине: «Бытовые электроприборы и машины»

ТЕМА: Электрический расчет бытовых электроприборов

КЛАСС ЭСЭ23 В

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ: Заочная

КУРС: III

1. Электрический расчет аккумулирующего ВЭНа

Таблица1.1.

№ варианта	Размеры Акк., ВЭНа	τн, мин	tк, оС	СУ
10	250х450	50	100	Тр

Примечание: t₁=15^оС,

; γ=0,998 кг/л.

Электрический расчет ВЭН сводится к определению мощности электроэнергии потребляемой из сети, необходимой для нагрева определенного количества воды за определенное время τ_н до заданной температуры t_зад , а также определению элементов НЭ, диаметр проволоки спирального НЭ и ее длины.

Задача 1

Определить Р_нэ, диаметр и длину проволоки НЭ в ВЭН аккумулирующего типа, если его размеры диаметр250 х450 мм, τ_н= 50мин=0,833333часа, а t_зад=100^оС. γ=0,998 кг/л (г/см³)

Порядок расчета:

1.Определяем массу воды

m = ( 3,14 ∙ (25см)² / 4) ∙ 45см ∙ 0,998 г/куб.см = (3,14 ∙ 625/4) ∙ 44,91 = 490,625 ∙ 44,91 =22033,97 г=22,034кг

2. Определяем Q_пол и Q_общ, принимая η=0,9

Полезная теплота определяется по формуле:

Q_пол=С₀m(t_зад- t_н), кДж

где С₀- удельная теплоемкость воды при

= ;

m- масса воды в кг;

t_н – начальная температура воды, принимаем t_н=15⁰С.

Q_пол =mC_o (t_зад –t_н)=22,034кг·4,2· (100-15)= 92,543·85=7866,127 кДж.

Q_общ- потребляемая энергия с учетом тепловых потерь.

η – КПД электрического прибора, принимаем η=0,85-0,95.

3. Мощность НЭ определяется по формуле:

k- коэффициент, учитывающий рост удельной теплоемкости воды с ростом ее температуры, k- принимают равным 1,1÷1,15.

До Р_нэ=5÷7 кВт нагреватели подключают к однофазной сети U=220 В, при больших мощностях используют 3-х фазную сеть 380 В 50 Гц.

Мощность, потребляемая нагревателями из сети:

1. Выбираем материал НЭ.

- удельное сопротивление проволоки НЭ, Ом·м.

ρ_о- удельное сопротивление при 20^оС.

k₁- коэффициент, учитывающий рост ρ_t с ростом температуры нагревателя. Принимают k₁=(1.01÷1.10).

Сплав Х20Н80 с ρ_о=1,086·10^-6 Ом·м k₁=1,04

ρ_t= ρ_о· k₁=1,086·1,04=1,13·10^-6 Ом·м.

1. Допустимая защитная мощность излучения для НЭ в воде принимается

β_доп=(4÷6) ·10⁴

Принимаем для нашего случая

β_доп=6 ·10⁴ .

1. Определяем диаметр и длину проволоки НЭ.

2. Электрический расчет проточного водоэлектронагревателя (ВЭН)

Таблица 2.1.

№ вар.	Число рожков		Q собст. нужд л/мин	t2, оС	tсм, оС	Соед. эл.
	Жен.	Муж.
1	2	3	4	5	6	7
10	8	20	16	90	40	Δ

1. Расход воды на одну помывку 30 литров.

2. Время помывки 15 минут.

3. НЭ- электроды из нержав. стали.

Как правило, потребители используют горячую воду для хозяйственных нужд с температурой 35÷40^оС. Поэтому воду после проточного ВЭН необходимо разбавлять до приемлемой температуры. Объем горячей воды, нагреваемой до t₂=90^оС определяется либо по номограмме, либо по формуле:

V_см =V₁+V₂ или

V₁ =V_см+V₂

Решив относительно V_2, – находим объем воды, прошедшей через проточный ВЭН, т.е. с t₂=85^оС.

Таблица 2.2. Данные расхода воды

Наименование операции	tсм, оС	Объем воды, л	Оптимальное время, мин
Прием ванны	40	125-150	10-15
Прием душа	37	20-45	10-15
Умывание	37	3-5	5
Мытье головы мужчины женщины	37 37	5-10 10-15	10 15

Задача 2.

В цехе установлено 8 женских и 20 мужских кабинок для душа.

Произвести электрический расчет проточного ВЭН. Если температура на выходе 90 ^оС.

1. Считаем, что все рожки работают одновременно. Время помывки t_п =15 мин. Объем воды на помывку одного человека 30 л.

2. Находим расход смеси при температуре = 40 ^оС.

3. Из выражения находим V2=(56∙40-30∙15)/90=(2240-450)/90=1790/90=19,9 л/мин или 19,9∙60 = V₂=14 л/мин или 14·60=1194 л/час.

1. Находим мощность НЭ

С₀- удельная теплоемкость воды при

= ;

k- коэффициент, учитывающий рост удельной теплоемкости воды с ростом ее температуры, k- принимают равным 1,1÷1,15. γ=0,998 кг/л (г/см³) – плотность воды при температуре 19-23 градуса.

Если нагреватель выполнен в виде электродов. то находим фазное R_ф, и из выражения

Находим S электрода, а далее и ее размеры . Длину принимает 2-3 см, ρ_в=490÷500 Ом·см.

Пусть электроды для нашего ВЭНа соединены в треугольник .

Мощность Р=√3∙Uл∙Iл

Задаем расстояние между электродами ℓ=2 см.

ρ_в=500 Ом·см.

размеры электрода :

С некоторым приближением принимаем размеры фазных электродов 17 см.

3. Электрический расчет жарочного шкафа

Трубчатые НЭ используют V и W вида на U=220, 110В. Ряд мощностей одного ТЭН: 0,12; 0,25; 0,4 0,55; 0,63кВт.

Таблица 3.1.

№ вар.	Размер противня мм	δ, мм	tн, оС	τн, мин
10	450х650	3	290	17

1. Терморегулятор ТК-32 (0÷330^оС).

2. Плотность стали (чугуна) γ=7,9÷8,0 кг/дм³.

3. t_нач=20^оС.

4. В каждой секции установлено 2 ТЭНа.

Задача 3.

Рассчитать мощность ТЭН жарочного шкафа, если масса противня m=6,9 кг, t_max=290^оС, а время разогрева до t_раб. τ_р=17 мин.

1. = 4,5 ∙6,5 ∙ 0,03 ∙ 7,9=6,9 кг

2. Определяем Q_пол.

С_чугуна=0,5 ; K_запаса=1,1; η=0,6+0,85, принимаем η=0,7.

Q_пол=c·m (t_р- t₁)=0,5·6,9·(290-20)=931,5 кДж.

3. Определяем мощность ТЭНов.

4. выбираем 2 ТЭНа по 0,63 кВт.

Шкаф подключается к сети через автоматический выключатель. Коэффициент отсечки по однофазному I_к.з. принимаем 3.

1. Электрический расчет тепловентилятора

Таблица 4.1.

№ вар.	Размер помещения, м	tокр, оС	t1, оС	τн, мин	β %
10	4х3х3,5	22	6	15	11

1. Тип ЭД выбираем из справочника.

2. НЭ – спиральные –2НЭ на агрегат.

3. Коэффициенты и КПД смотри в примере 4.

Нормируемые параметры тепловентилятора:- Р_нэ – мощность НЭ, Вт.- П – производительность по воздуху, по воде, м³/мин.- Температура воздуха за НЭ – T₂, ^оС.

Связаны зависимостью: Р_нэ≈20П (t₂-20), Вт.

Задача 4.

Пусть необходимо обогреть помещение с размерами 4х3х3, до t_окр=22^оС, если первоначальная температура t₁=6^оС.

Определить параметры тепловентилятора, если t₂-t на выходе тепловентилятора ~90^оС, а время нагрева τ=15 мин= 0,25 часа.

Порядок расчета.

1.Температура отапливаемого помещения t_окр. =22^оС.

Температура первоначальная t_{1= 6} ^оС.

Тогда количество теплоты определяется по формуле:

где ρ – плотность воздуха при О^оС ~ 1,293 кг/м³.

V- объем помещения 4х3х3,5 м³ =42 м³

С_в- удельная теплоемкость воздуха ~ 1,004÷1,01

Определяем количество полезного тепла:

2. Рассмотрим сам процесс нагрева: Сначала помещение нагревается до t_окр. =22^оС. Затем тепловентилятор возмещает тепловые потери в помещении. Но в первом режиме тепловентилятор должен и нагревать помещение до t_окр и одновременно компенсировать тепловые потери Q_тп.

Общая теплота с учетом β=11% =0,11.

Q=Q_п·(1+0,11)=875,84∙1,11=972,18 кДж.

3. Найдя общую теплоту и задаваясь временем нагрева τ=15 мин, находим Р_нэ

k- коэффициент, учитывающий рост удельной теплоемкости воды с ростом ее температуры, k- принимают равным 1,1÷1,15. η – КПД электрического прибора, η=0,85-0,95. η_н-принимаем 0,95. Мощность НЭ max:

Принимаем НЭ 1х1,25.

4. Находим производительность вентилятора