Электротепловые процессы в плазменно-напыленных нагревательных системах и разработка технических требований к их конструкциям

• Автор: Хацевская, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 156 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ПЛОСКИХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ИХ КОНСТРУКТИВНОМУ ИСПОЛНЕНИЮ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМ НАГРЕВА И ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ
1.1. Области применения электротехнологических установок для нагрева воды и воздуха
1.2. Технический уровень современного оборудования для нагрева воды и воздуха
1.3. Плоские нагревательные системы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛОСКИХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
2.1. Конструкция и электротехнология плазменного напыления покрытий нагревательных элементов
2.2. Физические основы электротехнологии нанесения порошковых покрытий на подложку
2.3. Плазмоструйная термообработка напыленных покрытий
2.4. Обоснование перспективности плазмоструйной термообработки напыленных покрытий
2.5. Постановка экспериментальных исследований
2.6. Эксплуатационные характеристики и температурное поле нагревательных систем
2.7. Предельные режимы работы плоских электронагревательных систем
2.8. Анализ результатов экспериментальных исследований и
выводы
ГЛАВА 3. ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПЛОСКИХ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1. Постановка задачи исследований
3.2. Математическая модель теплового состояния плоского нагревательного элемента
3.3. Безразмерная запись уравнений
3.4. Особенности применения метода решений
3.5. Анализ результатов расчета и выводы
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ПЛОСКИХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
4.1. Обобщенная математическая модель электромагнитных процессов в плоских электронагревательных системах
4.2. Анализ электрических схем включения нагревателей
и групп нагревателей
4.3. Анализ результатов расчетов и выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ПЛОСКИХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
5.1. Исследование накипеобразования при электронагреве воды
5.2. Инженерный метод расчета
5.3. Рекомендации по конструированию плоских плазменно-напыленных нагревателей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Неблагоприятные климатические условия Западной Сибири объективно вызывают повышение энергозатрат на поддержание температурного режима домов и зданий в период отопительного сезона, среднегодовая производительность которого составляет 8-9 месяцев.
В этих условиях закономерно проявляется большое внимание специалистов к использованию индивидуальных систем вентиляционного обогрева помещений и получения горячей воды для бытовых нужд.
Сравнительный анализ решения этой задачи для условий Сибири показал существенные преимущества систем обогрева помещений с использованием электронагрева. Важнейшими из них являются: повышение комфортности, соблюдение санитарно-гигиенических условий, снижение фактического расхода энергии за счет оперативного автоматического управления, повышение пожаробезопасности (по сравнению с газовыми или мазутными системами индивидуального обогрева), возможность аккумуляции тепловой энергии в ночное время, хорошее сопряжение с системами очистки и охлаждения воздуха в летнее время.
Индивидуальный электронагрев воздуха и воды имеет эксплуатационные преимущества по сравнению с нагревом в устройствах другого типа (на твердом и газообразном топливе):
1. Высокий КПД (порядка 95 %), исключаются тепловые потери в трубопроводах, снижается расход металла и труб, существенно сокращается расход энергии, так как повышается заинтересованность потребителей в контроле за ее расходом (оплата за электронагрев осуществляется по счетчику).
2. Повышение комфортности и соблюдение санитарно-гигиенических условий в помещениях за счет оперативного управления и автоматического поддержания температурного режима в них. Важнейший фактор - возможность использования низкопотенциальной лучистой энергии. Такие системы нагрева обеспечивают минимальное содержание пыли в воздухе помещений.

с товарным знаком "Слотерм". Этот элемент представляет собой изделие из чередующихся электропроводящего слоя на основе углеволокнистой бумаги, содержащей углеродное волокно, диспергированное в измельченной целлюлозе, и электроизолирующих слоев с обеих сторон листа углеволокнистой бумаги. Изолирующие слои выполнены из бумаги, закрепленной с помощью отвержденного полимерного термореактивного связующего. Вдоль противоположных концов листа углеволокнистой бумаги закреплены две токоподводящие шины. В качестве электропроводящего слоя использована пропитанная отвержденным полимерным термореактивным связующим углеволокнистая бумага. Основные недостатки этих элементов связаны с использованием термореактивных связующих, придающих при отверждении большую жесткость изделию и делающих процесс изготовления экологически опасным из-за токсичности связующих и выделения токсичных летучих веществ при отверждении при нагревании. Кроме того, формирование нагревательных элементов связано с большими затратами энергии из-за необходимости достижения достаточно жестких условий: давление не менее 100 кгс/см2, температуры нагрева 159..190 °С при времени выдержки до 40 мин на одно изделие.
Другой разновидностью плоского нагревательного элемента являются плоские композитные многокомпонентные системы, в которых требуемые тепло и электрофизические свойства нагревателя получаются определенным сочетанием основы матрицы и элементов наполнителей. Эксплуатационные характеристики (мощность, рабочая температура, температурная зависимость удельного электросопротивления и т.д.) могут иметь самые различные величины, но значительная стоимость изготовления и сложное технологические оборудование ограничивают процесс их внедрение в промышленности.
Альтернативным вариантом слюдяным и композитным плоским нагревательным элементам являются многослойные нагревательные элементы, получаемые с использованием различных видов электротехнологий. Такие многослойные нагреватели состоят из основы - подложки, на которую наносятся последовательно слои, несущие строго определенные физические функции: