Повышение эффективности функционирования электрических подогревателей воды путём разработки стенда для их тестирования

• Автор: Осокин, Владимир Леонидович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: г. Княгинино
• Количество страниц: 179 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Г л а в а 1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Электрические подогреватели воды в сельском хозяйстве.

1.2. Общепромышленные и судовые подогреватели воды.

1.3. Нагревающие элементы в тэновых и электродных

подогревателяхводы

1.4. Источники теплоты для систем отопления

1.5. Вихревые теплогенераторы

1.6. Стенды экспериментальных исследований электродных подогревателей воды

1.7. Выводы. Цель и задачи исследований

Г л а в а 2. Теоретические предпосылки процесса теплообмена
в подогревателе воды.
2.1. Математический анализ теплообмена в электронагревателе
2.2. Погрешности решения задач переноса теплоты
2.3. Выводы
Глава 3. Средства, программа и методика экспериментальных исследований.
3.1. Стенд для испытаний подогревателей воды.
3.2. Программа и методика экспериментальных исследований.
3.3. Выводы
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований.
4.1. Обработка результатов эксперименгальных исследований
4.2. Доказательства точности и достоверности измеренных величин
и полученных результатов.
4.3. Конструкционнотехнологические параметры стенда.
4.4. Выводы.
Г л а в а 5. Практическая реализация результатов диссертационной
работы.
5.1. Использование сгенда для исследовательских целей.
5.2. Прикладное использование результатов диссертационной работы
5.3. Практическое применение инженерной методики
5.4. Техникоэкономическая эффективность использования стенда
5.5. Выводы.
Общие выводы.
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Индукционные водонагреватели подразделяются на устройства с маг-нитопроводом и без магнитопровода; по ориентации основного магнитного потока относительно нагреваемого объекта - с продольным и поперечным магнитным потоком [9, 2]. Также индукционные устройства могут быть подразделены в зависимости от частоты тока, питающего обмотку индуктора. Однако широкого применения индукционные водонагреватели не получили, в связи с тем, что их изготовление требует больших затрат черных и цветных металлов на единицу мощности и имеют низкий коэффициент мощности cos ф = 0,8 и сравнительно низкий КПД. К типу нагревателей прямого действия относятся электродные электроустановки [, 1, 6]. Принцип действия этих водонагревателей основан на непосредственном выделении теплоты нагреваемой воде при прохождении через нее электрического тока Наибольшее распространение они получили в системах отопления, так как в нагревателе под воздейсгвием электрического тока вода приобретает неприятный запах, привкус и теряет прозрачность. В связи с этим органами санэпиднадзора такую воду не рекомендуется использовать на бытовые нужды. Для устранения данного явления необходимо системы горячего снабжения оборудовать дополнительным теплообменником. Вода, как электропроводник, имеет обратный температурный коэффициент сопротивления [], то есть при ее нагреве электрическое сопротивление уменьшается, ток проходящий через нее возрастает' и, соответственно мощность нагрева увеличивается и достигает максимума перед закипанием. В связи с этим, к электродным нагревателям предъявляются еще более жесткие требования по поддержанию температурного режима нагрева и защиты от перегрева. В схемах управления предусматриваются рабочий и аварийный термодатчики, а также реле протока, отключающее нагреватель при отсутствии циркуляции воды через него. Промышленностью в настоящее время выпускаются электродные котлы типа ЭГО и КЭВ [9, ]. Основным недостатком электродных установок является их чувствительность к отложению накипи на поверхностях электродов, которая уменьшает мощность нагрева Также к недостаткам можно отнести необходимость применения дорогостоящих электрических шкафов управления с пускорегулирующей и аварийной аппаратурой. Основной недостаток таких парогенераторных источников теплоты заключается в увеличенной металлоемкости и громоздкости, обусловленной необходимостью применения теплообменной поверхности достаточно больших размеров, составляющей по данным [] Буд = 0,9 м2/кВт. Вт для использования в емкостных электроводонагревателях. Современной промышленностью выпускается большое количество электротермического оборудования (ЭТО) для отопления помещений, кондиционирования и регенерации воздуха, подготовки топлива и технической воды, приготовления пищи и защиты от обледенения, а также многих других операций и процессов, связанных с потреблением тепловой энергии, источником которой являются теплообменные аппараты []. По виду теплоносителя теплообменные аппараты подразделяют на жидкостные (теплота в них передается от жидкости к жидкосги), газовые (теплообмен происходит между газами) и газожидкостные (теплота передается от жидкости к газу или, наоборот, от газа к жидкости). По принципу действия эти теплообменные аппараты подразделяют на поверхностные и смесительные (контактные). В поверхностных аппаратах теплота передается от горячего теплоносителя к холодному через стенку, разделяющую их, а в смесительных - путем непосредственного контакта (смешивания) теплоносителей. Сегодня считается наиболее универсальным и мобильным электрический нагрев. Его отличают широкий диапазон рабочих температур, возможность локализации теплового воздействия и автоматизации тепловой обработки, полная автономность и высокий КПД. Использование электронагрева никак не отражается на окружающей среде. ЭТО называются устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую и передается нагреваемой среде (нефтепродуктам, воде, воздуху, твердым телам, пищевым продуктам и т. ЭТО выпускают в соответствии с отраслевыми стандартами и техническими условиями.