Энергосберегающие системы электродного термосифонного нагрева объектов АПК

• Автор: Багаев, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 347 с. : ил

Введение

1. Состояние электротеплоснабжения объектов АПК и постановка задач исследования

1.1.Анализ и особенности элсктротеплоснабжсния сельскохозяйственных процессов

1.2.Характеристика устройств, используемых в сельском хозяйстве

для нагрева воды, воздуха и генерации пара

1.3.Научнотехническая проблема, цель и задачи исследования

2. Синтез систем низкотемпературного электронагрева, оптимальных по управлению

2.1. Основы системного подхода к созданию оптимальных по управлению систем низкотемпературного нафева

объектов АПК

2.1.1 .Иерархическая структура систем низкотемпературного

электронафева 3

2.1.2.0сновные характеристики функционирования систем
низкотемпературного электронагрева
2.1.3 .Постановка задачи оптимизации
2.2. Математическое моделирование процесса оптимального
функционирования систем низкотемпературного нагрева
2.2.1.Оптимальная диафамма мощности при постоянном
тепловом потоке потерь
2.2.2.Сравнение режимов функционирования систем
низкотемпературного нафева
2.2.3.0итимальные диафаммы мощности при постоянном
тепловом потоке потерь по заданному среднеквадратичному отклонению температуры нагреваемой среды при постоянном
тепловом потоке потерь
2.2.4. Оптимальные диафаммы мощности по заданному
среднеквадратичному отклонению температуры при тепловом потоке потерь, зависящем от времени
2.3. Требования к техническим средствам систем низкотемпературного нагрева
2.4.Переходные характеристики технического средства нагрева
2.5.Вывод ы
3. Математическое моделирование процессов теплообмена в закрытых испарительноконденсационных системах с внутренним источником энергии
3.1. Принципы функционирования закрытых электродных испарительноконденсационных систем с внутренним источником энергии
3.2. Математические модели теплообмена в закрытых электродных испарительноконденсационных системах
3.3. Особенности и проблемы исследования процессов в закрытых электродных испарительноконденсационных системах
3.4. Выводы
4. Модели термо и электрогидродинамических процессов в системе
электродынарожидкостная среда
4.1. Основы электрогидродинамики электролитов на этапе разогрева
4.2. Математическое моделирование двухфазных парожидкостных систем при кипении в электрическом поле
4.3. Математическая модель цикла зарождениеэвакуация паровой фазы в межэлектродном пространстве
4.4. Межфазиая граница электродэлектролит как лимитирующая стадия электропроводности
4.5. Математическое моделирование электрических полей в
электродной системе и их оптимизация
4.5.1. Математическая постановка задачи расчета и
оптимизации электрических полей в электролитах
4.5.2. Анализ распределения тока на плоскопараллельных
электродах в неоднородном электролите
4.5.3.Оптимизация формы электродов
4.6. Мощность электродного термосифонного наревателя текучих сред
4.7.Выводы .
5.Экспериментальные исследования элсктрогндродинамичсских процессов в электродном термосифонном нагревателе
текучих сред
5.1.Цель и программа экспериментальных исследований
5.2. Исследование лимитирующей стадии электропроводности
5.3. Исследование влияния геометрии электродной камеры на электрофизические параметры парожидкостной смеси и распределение тока на плоскопараллельных электродах
5.3.1. Исследование удельного электрического сопротивления парожидкостной смеси и равномерности распределения тока на плоскопараллельных электродах
5.3.2. Исследование составляющих геометрического коэффициента сопротивления электродной камеры
5.4. Исследование системы электродов круглого сечения
5.5. Исследование влияния параметров повторно
кратковременного режима включения на электрогидродинамические характеристики кипения
5.6. Исследование динамических характеристик электродного термосифонного нагревателя текучих сред
5.6.1. Временные переходные характеристики электродного термосифонного нагревателя текучих сред
5.6.2. Частотные характеристики электродного термосифонного нагревателя текучих сред
5.7.Вывод ы
6. Методика расчета систем низкотемпературного нагрева на базе электродных термосифонных нагревателей текучих сред, результаты внедрения и оценка эффективности предлагаемых технологий
6.1. Основные положения методики инженерного расчета электродного термосифонного нагревателя для систем низко температурного нагрева
6.2. Электрический расчет электродной группы с плоскопараллельными электродами
6.3. Электрический расчет электродной группы с электродами круглого сечения
6.4.Технические средства осуществления повторнократковременного режима включения электродов и электрические схемы управления
6.5.Регулирование мощности при постоянном объеме паровой фазы
6.6.Практическое использование результатов научно
исследовательских работ
6.6.1. Устройства нагрева воздуха для систем центрального
и местного воздушного отопления
6.6.2.Электродный термосифонный конвектор для систем отопления производственных, вспомогательных и жилых помещений с локальным источником тепла
6.6.3. Устройства для нагрева воды в системах водяного отопления и горячего водоснабжения сельскохозяйственных объектов
6.4.4. Электродный термосифонный подогреватель кормовых смесей
6.7. Методика и результаты оценки эффективности
электродных термосифонных систем низкотемпературного
нагрева сельскохозяйственного назначения
Основные выводы и результаты исследований
ЛИТЕРАТУРА


При эксплуатации установок типа СФОЦ предусмотрено автоматическое регулирование мощности по температуре воздуха. Схема регулирования позиционная при достижении заданной температуры установка отключается, при понижении включается. Предусмотрено три ступени мощности 1, , установленного значения. При единичной мощности устройства кВт и выше наиболее целесообразно применение электродного способа нагрева 7. Большой вклад в развитие теории и практики электродного нагрева внесли В. И.Смирнов, И. И.Квири, И. М.Чалидзе , С. П.Корсак , Е. П.Наний 9,0, П. Н.Евсеев , М. Б.Гутман, Л. В.Л. Мальтер ,2, Л. А.Баранов 9, Н. Б.Каган, В. Г.Кауфмаи, Г. Д.Яневский, М. Г.Пронько ,5,7,0. Вопросам влияния электрического тока на коррозию металлов посвящены работы Ю. Н.Михайловского 1, И. В.Стрижевского, Э. И.Иоффе 6,5. Способы борьбы с накипеообразованием на электродах описаны в работах А. Носковой 0, И. И.Дацкова , А. В.Блажина . Электродный принцип нагрева воды по сравнению с элементным обладает большей надежностью, простотой конструкции и регулирования 4, КПД составляет , установки электродного нагрева имеют малые габариты, низкую тепловую инерционность , высокую эффективность нагрева, недостижимую другими способами. Электродные водогрейные котлы типа КЭВ котел электродный водогрейный с замкнутым контуром и ЭПЗ электродный прямоточный с замкнутым контуром выпускают проточными низкого и высокого давления, на напряжение до кВ и мощностью . Технические характеристики водонагревателей типа КЭВ, КЭВЗ и ЭГО приведены в приложении 3. Регулирование мощности осуществляется в ручном режиме изменением активной поверхности электродов или переключением электродов в различные трехфазные группы. Паровые котлы используют для горячего водоснабжения, отопления и технологического пароснабжсния в кормоприготовлении, подсобном производстве и т. Паровые котлы типа КЭПР и КЭП выпускают для получения пара низкого давления на напряжение до 6 кВ и мощностью 0. Вт 4. Технические характеристики электродных паровых котлов типа КЭП и КЭПР приведены в приложении 4. Конструкция КЭПР предусматривает автоматическое поддержание необходимой нагрузки путем перекрытия клапана регулятора температуры при уменьшении нагрузки, приводящего к вытеснению воды из парогенерирующей камеры в вытеснительную и уменьшению электрической мощности. При увеличении нагрузки клапан регулятора температуры открывается, что приводит к увеличению электрической мощности. Мощность котлов КЭП регулируется изменением глубины погружения электродов в котловую воду изменением уровня воды. Схемой автоматического регулирования предусмотрено поддержание заданных давления генерируемого пара и уровня мощности котла. Принципиальным отличием устройств прямого нагрева от устройств косвенного нагрева жидкости является то, что роль нагревательных элементов выполняет объем жидкости, через который проходит электрический ток. Электроды служат лишь для подвода тока. Кроме того, во избежание выхода парового котла из строя изза пробойных явлений, обусловленных возможным снижением удельного электрического сопротивления до минимально допустимых значений, прибегают к продувке, заключающейся в том, что часть котловой воды с большим солссодержанием заменяется добавочной водой с меньшим солесодержанием 7. Продувка котлов связана с потерями тепла и, следовательно, оказывает непосредственное влияние на их КПД. Технические средства нагрева, рассмотренные выше, являются объектами управления в системах электротеплоснабжения, в которых требуемый режим функционирования должен поддерживаться с помощью управляющих воздействий. Чаще всего на практике для регулирования мощности электродных водонагревателей или парогенераторов используются дискретные регуляторы. Это объясняется тем, что к элементам автоматики, осуществляющим чисто релейные или релейные линеаризованные законы регулирования, не предъявляются требования высокой точности и стабильности характеристик. Поэтому релейные регуляторы имеют по сравнению с аналоговыми более простую конструкцию.