Механизация часть вторая. 8 машины для внесения минеральных удобрений и извести

• Название: 8 машины для внесения минеральных удобрений и извести
• Анкор: Механизация часть вторая.doc
• Дата: 04.02.2017
• Размер: 28.81 Mb.
• Имя файла: Механизация часть вторая.doc
• Тип: Документы; #2197
• страница: 20 из 22

Глава 30

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ НАГРЕВА

30.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА
В сельском хозяйстве электрический нагрев можно использо­вать в самых разнообразных технологических процессах в живот­новодстве, растениеводстве, производственных помещениях.

Мясо-молочное производство: нагрев воды в моечных и кор­мокухнях, на доильных площадках, в системах автопоения, груп­повых поилках (при беспривязном и бесстаночном содержании животных), электропаровая стерилизация доильного оборудова­ния, запаривание сочных кормов, картофеля, пастеризация мо­лока, сливок и обезжиренного молока, местный обогрев пола в репродуктивных свинарниках, обогрев площадок для поросят-отъемышей, местный обогрев пола на скотных дворах, вентиля­ция с подогревом свежего воздуха в репродуктивных свинарни­ках, телятниках, обсушка новорожденных животных.

Птицеводство: инкубация, отопление и вентиляция помеще­ний, обогрев птичников, подогрев воды в поилках.

Пчеловодство: выводок деток, обогрев ульев, распечатка со­тов, выпаривание вощины.

Растениеводство в открытом грунте: яровизация картофеля, тепловое протравление семян, сушка зерна и семян на селекци­онных станциях, сушка плодов, овощей, грибов, хмеля, активное вентилирование сена подогретым воздухом, ферментация чая и табака.

Растениеводство в закрытом грунте: обогрев зимних и весен­них парников для выращивания рассады, овощей, хлопка, таба­ка, сеянцев цветов, черенков садовых культур, обогрев теплиц, дозревание помидоров, стерилизация почвы и рассадопосадоч­ного материала.

Сельскохозяйственные мастерские: горячая промывка трак­торных деталей, регенерация масел, вулканизация резины, на­плавка деталей, сварка и т. д.

Из перечисленных процессов некоторые практически нельзя осуществить без электронагрева: инкубация яиц птицы, местный электрообогрев скота и птицы, электросварка, электрообогрев в парниках и теплицах и др.

Электрические нагревательные установки обладают высоким коэффициентом полезного действия, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, компактны, легко поддаются автома­тизации, обеспечивают высокий уровень технологического про­цесса, требуют меньших затрат труда обслуживающего персона­ла, менее пожароопасны, более полно соответствуют требовани­ям производственной гигиены и санитарии.

Разнообразие конструкций нагревателей объясняется раз­личием режимов работы, назначения, мощности и других ус­ловий. В большинстве случаев нагреватели изготовляют с электрической изоляцией и защитными устройствами, поэто­му они безопасны в работе и могут применяться для нагрева любых, в том числе и агрессивных сред. Герметизация нагре­вательных сопротивлений от воздуха и нагреваемых сред по­зволяет значительно удлинить срок службы сопротивлений и не влиять на сами среды. Различают открытые, закрытые и герметические нагреватели.

В открытых нагревателях нагревательные сопротивления от­крыты для доступа воздуха или нагреваемой среды. Их применя­ют в электрических печах, электробрудерах, калориферах, обо­гревателях почвы в парниках и других установках, если это до­пускается технологией нагрева, условиями безопасности, срока­ми службы. Открытые нагреватели применяют также в высокотемпературных установках с лучистой теплоотдачей. Пре­имущества таких нагревателей: простота устройства и хорошие условия теплоотдачи. Для увеличения механической прочности проволочные нагреватели размещают на керамических трубках или стержнях.

В закрытых нагревателях нагревательные сопротивления раз­мещены в защитном кожухе, предохраняющем их от механичес­ких воздействий и нагреваемой среды, а в герметических — и от доступа воздуха. В закрытых и герметических нагревателях со­противления изолируются от защитного кожуха термостойкой электроизоляцией (фарфор, кварцевый песок, периклаз, термо­стойкий миканит), которая одновременно служит для фиксации, а иногда и герметизации нагревательных сопротивлений.

Широко распространены унифицированные герметические трубчатые электронагреватели — ТЭНы (рис. 30.1), которые удовлетворяют условиям большинства тепловых процессов в жи­вотноводстве.

ТЭНы применяют в водонагревателях, калориферах, установ­ках лучистого нагрева, электрообогреваемых полах и др. Нагре­ватель состоит из металлической трубки, в которую вмонтирова­на нихромовая спираль. Концы спирали приварены к выводным шпилькам, которые служат для подключения ТЭНа к сети. Мате­риал трубки выбирают в зависимости от ее рабочей температуры и условий работы. Спираль изолируется от стенок трубки наполнителем из периклаза (кристаллическая окись магния MgO), об­ладающего хорошими электроизоляционными свойствами и теп­лопроводностью. После засыпки наполнителя трубку опрессовы-вают. Под большим давлением периклаз превращается в твердый монолитный материал, надежно фиксирующий и изолирующий спираль внутри трубки. Опрессованная трубка может быть изог­нута для придания нагревателю необходимой формы. Торцы трубки герметизированы огнеупорным составом и изолирующи­ми втулками.

К преимуществам ТЭНов относятся их универсальность, на­дежность и безопасность обслуживания. Нагревательная спираль изолирована от наружной трубки, поэтому ТЭН можно поме­щать непосредственно в нагреваемую среду (вода, молоко, обрат, соли, металлы). Вследствие герметизации спиралей от воздуха срок службы нагревателей заводского изготовления до 10 000 ч, они ударовибропрочные. Рабочая температура наружной поверх­ности ТЭНов может достигать 700 °С.

В сельском хозяйстве применяют ТЭНы мощностью 5 Вт...15 кВт с длиной заготовки 250...6300 мм, наружным диамет­ром 7...19 мм и номинальным напряжением 12...380 В в одно-или трехэлементном исполнении.

Для получения невысоких температур нагрева (до 4О...5О°С) применяют специальные нагревательные провода и кабели типов ПОСХВ и ПОСХП. Нагревательный провод представляет собой проволоку из материала с большим удельным электрическим со­противлением, покрытую теплостойкой изоляцией.

Нагревательные кабели в отличие от проводов покрыты обо­лочкой, защищающей их от механических повреждений и агрес­сивных сред.

Для обогрева молодняка сельскохозяйственных животных це­лесообразно использовать керамический нагреватель ЭН-0,75И1. Он представляет собой керамическую плитку, внутри которой за­мурован электронагревательный элемент из проволочной нихро-мовой спирали. Нагреватель монтируют в защитном кожухе с от­ражателем, между которыми для уменьшения тепловых потерь проложен теплоизоляционный материал (базальтовое волокно). Мощность нагревателя 375 Вт, напряжение питания 220 В.

Электродные электрические нагреватели применяют для на­грева воды и почвы. В них нагрев среды, обладающей электро­проводностью и находящейся между электродами, происходит в результате прохождения через нее электрического тока.
30.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВ ВОДЫ
Для нагрева воды на животноводческих и птицеводческих фермах, в теплично-парниковых хозяйствах, гаражах, мастерских и других помещениях применяют элементные электроводонагре­ватели или электродные.

В первых из них нагрев воды осуществляют с помощью элект­ронагревателей аккумуляционного типа УАП, имеющих высокий коэффициент полезного действия, автоматическое управление температурой воды и скоростью нагрева. Эти электроводонагре­ватели имеют теплоизоляционный слой между резервуаром и ко­жухом, благодаря чему температура воды при отключении напря­жения снижается очень медленно — на 0,8 "С за 1 ч.
Рис. 30.2. Электроводонагреватель УАП-200/0,9-И2:

1 — винт для зануления; 2— сливная пробка; 3— обратный клапан; 4— электронагреватели; 5 — термодатчик; 6— теплоизоляция; 7—ко­жух; 8 — термометр; 9— предохранительный клапан
Аккумуляци­онные электроводонагреватели способны обеспечить круглосу­точное снабжение горячей водой, а включаться только в ночные часы провалов графиков нагрузок энергосистемы.

Для этого уп­равление электроводонагревателями типа УАП вместимостью 800 и 1600 л предусматривается по заданной программе, обеспе­чивающей включение их в провалы графиков нагрузки и выклю­чение в период максимальных нагрузок. Вода в этих электронаг­ревателях нагревается трубчатыми электронагревательными эле­ментами — ТЭНами.

Электронагреватель типа УАП-200/0,9-И2 выполнен в виде

цилиндрического резервуара (рис. 30.2), на поверхности ко­торого уложен теплоизоляцион­ный слой из минеральной или стеклянной ваты, а в последних конструкциях — из синтетичес­кого леноматериала. Сверху

теплоизоляция защищена кожухом. Снизу к резервуару приваре­ны ножки, к нижней боковой части — патрубок с фланцем, на котором укреплены три трубчатых нагревательных элемента (ТЭН-10) мощностью по 2 кВт. Фланцевый проем закрывается съемной панелью. На фланце размещены датчик и температур­ное реле, с помощью которых осуществляется автоматический режим работы и поддерживается постоянная температура воды (90 °С), которую можно контролировать термометром в металли­ческой оправе.

Для обеспечения безопасности (на случай взрыва) электрово­донагреватель имеет предохранительный клапан, который сраба­тывает при повышении давления внутри резервуара выше допус­тимого. Станция управления размещается в отдельном шкафу, который устанавливают около электроводонагревателя. Кожух электроводонагревателя и шкаф управления окрашивают химо-стойкой эмалью.

Разбор воды из электроводонагревателя осуществляется путем перелива, при этом нагретая вода вытесняется через верхний разборный патрубок резервуара давлением холодной воды, по­ступающей из водопровода через нижний приточный патрубок. Такой способ имеет ряд преимуществ, так как резервуар всегда остается наполненным, что обеспечивает максимальный запас воды, исключает возможность «сухой» (без воды) работы водо­нагревателя. Разбор горячей и нагрев поступающей холодной воды происходят одновременно.

Для подогрева воды до 90 ° С применяют проточный электро-водонагреватель ВНС-600/0,2.

В электродных водонагревателях нагрев воды осуществляется за счет прохождения электрического тока через воду между элек­тродами. В сельском хозяйстве наиболее распространены элект­родные водонагревательные установки типов ЭПЗ и КЭВ мощ­ностью 25...100 и 40...1000 кВт.

Электроводонагреватели типа КЭВ изготовляют в двух испол­нениях: с пластинчатыми и цилиндрическими электродами. На рисунке 30.3 представлено устройство котла КЭВ с пластинчаты­ми электродами. В корпус водонагревателя, изготовленный из стандартной трубы, вварены входной и выходной патрубки для воды. Вода нагревается при движении между плоскими электро­дами, собранными в один многопластинчатый пакет. Электро­дные пластины изолированы одна от другой фторопластовыми втулками.

Питание от сети переменного трехфазного тока подводится к электродным пластинам по трем токоведущим шпилькам, изоли­рованным от дна изолятора. Регулирование мощности осуществ­ляется с помощью пакета диэлектрических пластин, помещен­ных в верхней части котла и перемещающихся вертикально в за­зорах между электродными пластинами с помощью мотовила.

Рис. 30.3. Схема электродного котла типа КЭВ:

1 — патрубок для отвода воды; 2— корпус; 3 — патрубок

для ввода воды; 4— проходной изолятор; 5— ввод тока;

6—многопластинчатый электродный пакет; 7—пакет

диэлектрических пластин; 8— маховик
Для выравнивания фазных нагрузок крайние пластины в электродном па­кете изолированы с наружной сторо­ны.

В сельскохозяйственном производ­стве также применяют электродные котлы для получения пара, используе­мого при запаривании кормов, стери­лизации молочной посуды, например котлы типов КЭПР и КЭП.

Основные недостатки электродных водогрейных установок: зависимость их мощности от удельного сопротив­ ления используемой воды, т. е. от на­личия в ней растворимых веществ, оп­ределяющих ее проводимость; повышенная электроопасность при аварийных асимметричных режимах работы установок, а также в питающей электросети; возможность выноса опасных потенциалов через подводящие и разводящие трубопроводы.
30.3. ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНЫЕ УСТАНОВКИ
Предназначены для подогрева воздуха в системах вентиляции, установках для создания микроклимата на животноводческих и птицеводческих фермах, зерноочистительно-сушильных пунктах и бункерах активной вентиляции, а также для отопления быто­вых и производственных помещений на фермах, где нет цент­ральной котельной.

Электрокалориферные установки сельскохозяйственного на­значения на центробежных вентиляторах рассчитаны для работы при температуре окружающего воздуха — 40...+40 "С, относитель­ной влажности до 100 %, содержании аммиака до 0,03 г/м³, серо­водорода до 0,08, углекислого газа до 1,12 г/м³. Питание электро­калориферных установок — от сети трехфазного переменного тока напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц.

Электрокалорифер представляет собой прямоугольный каркас из швеллеров, внутри которого в три ряда расположены оребренные ТЭНы. Каждый ряд ТЭНов — это автономная электрическая секция, в которой нагреватели соединены в звезду. Переключе­ние секций осуществляется автоматически и вручную в зависи­мости от температуры в обогреваемом помещении. Поэтому в комплекте установки предусмотрены два выносных датчика тем­пературы, по сигналу которых происходит переключение ступе­ней мощности в сторону уменьшения или увеличения.

Положение датчиков в помещении определяют в каждом кон­кретном случае опытным путем при регулировании теплового ре­жима установок. Обычно их устанавливают на уровне 1...2м от пола вдали от мест с резкими колебаниями температуры.

В установках предусмотрены блокировка, не допускающая ра­боту электрокалорифера при отключенном вентиляторе, а также тепловое реле для защиты от аварийного перегрева. В зависимос­ти от мощности электрокалорифера и подачи вентилятора темпе­ратурный перепад нагреваемого воздуха может быть от 15 до

70 "С.

Работа электрокалориферной установки заключается в том, что холодный воздух снаружи через заборное устройство (рис. 30.4) забирается вентилятором и прогоняется через электрокало­рифер, в котором, омывая оребренные ТЭНы, нагревается, а за­тем подается в распределительную систему воздуховодов или не­посредственно в помещение. Если нужно уменьшить подачу вен­тилятора до 50 %, применяют заслонку-шибер, установленную за вентилятором.

Вентилятор соединяется с электрокалорифером через пере­ходной патрубок и брезентовый рукав (мягкую вставку). Патру­бок представляет собой сварную металлоконструкцию, выпол­ненную в виде переходника с прямоугольного контура на круг­лый. Рукав предотвращает вибрацию калорифера, возникающую при работе вентилятора. Центробежный вентилятор с электро­двигателем устанавливают на виброизолирующих основаниях.

Рис. 30.4. Электрокалориферная установка:

1 — электрокалорифер; 2—переходной патру­бок; 3 — мягкая вставка; 4 — вентилятор; 5— электродвигатель; 6— рама; 7—виброизоля­торы
Для поддержания необходимого температурного режима в си­стемах рециркуляции воздуха хранилищ картофеля и овощей предназначены электрокалориферные установки типа СФОО на осевых вентиляторах. Кроме того, их используют для подо­грева воздуха в системах венти­ляции других сельскохозяйственных производственных зданий и сооружений, теплиц и бы­товых помещений, а также в тех случаях, когда не требуется больших перепадов температур нагреваемого воздуха.

Отличительная особенность работы рециркуляционной элект­рокалориферной установки в том, что часть воздуха, проходя че­рез калорифер, нагревается до 40 "С, остальной воздух поступает в установку по каналам, расположенным сверху и снизу калори­фера, без подогрева. В соединительном патрубке перед вентиля­тором происходит перемешивание подогретого и холодного воз­духа, благодаря чему температура подаваемого в помещение воз­духа становится примерно 4 "С. Подачу воздуха регулируют с по­мощью жалюзийной решетки.
30.4. ЭЛЕКТРООБОГРЕВАЕМЫЕ ПОЛЫ И КОВРИКИ
Электрообогреваемые полы представляют собой дорогостоя­щие капитальные сооружения, рассчитанные на многолетнее ис­пользование. Обычно это бетонные площадки, предназначенные для одного крупного животного (коровы, свиньи), нескольких мелких животных (приплод свиноматки) или группы мелких жи­вотных (цыплята).

Нагревательные элементы в виде нагревательных проводов или кабелей заделывают в толщу бетонной площадки на глубину 4...6 см. При питании полов сетевым напряжением поверх нагре­вательных элементов в бетон на глубине около 2 см от поверхно­сти прокладывают экранную сетку из стальной проволоки, кото­рую заземляют. Сетка защищает поверхность от нарушения элек­трической изоляции нагревателей. Одновременно она выравни­вает потенциал и защищает животных от шагового напряжения. В некоторых случаях электрообогреваемые площадки выполняют из глинобетона, что дает определенное снижение капитальных затрат. Электрообогреваемые полы без сетки-экрана питают от понижающих трансформаторов напряжением 36 В.

По сравнению с другими электронагревательными устрой­ствами местного обогрева электрообогреваемые полы имеют сле­дующие преимущества: обладают хорошими теплоаккумулирую-щими свойствами (благодаря большой массе) и допускают пере­рывы в электроснабжении до 6...8 ч, что позволяет осуществлять их работу по принудительному графику в часы провалов в графи­ках электрических нагрузок потребителя, имеют высокую эконо­мичность, возможность бесподстилочного содержания живот­ных.

Электрообогреваемые коврики (рис. 30.5) выполняют из двух слоев резины, между которыми размещен с равномерным шагом укладки нагревательный провод. Для прочности коврик по краям армируют конструкцией из стали.

Для поросят применяют электрообогреваемые коврики ЭП-935, напряжение питания которых 36 В, номинальная мощность 200 Вт, размеры 1,2 х 0,6 м, масса 12 кг.

В качестве нагревательных элементов применяют полупро­водниковые пленочные нагреватели из органических (резина, полипропилен) и неорганических (окиси металлов и ферросили­ций) материалов. Используют напольный пленочный нагрева­тель-панель с ферросилициевой проводящей пленкой размерами 0,8 х 0,54 м, мощностью 200 Вт, напряжением питания 220 В и массой 4 кг. К преимуществам этого нагревателя относятся малая масса, питание сетевым напряжением, а также возможность сте­рилизации поверхности обогрева при переключении нагрева­тельных элементов на параллельное соединение. При этом мощ­ность нагревателя возрастает до 650 Вт, а температура — до 100... 120 "С.

Преимущества электрообогреваемых ковриков и панелей: воз­можность переноски и быстрой подготовки их к работе; высокая экономичность при сравнительно низких капитальных затратах и расходе электрической энергии. Недостатки: необходимость ра­боты по свободному графику и недопустимость значительных пе­рерывов в электроснабжении.
30.5. ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА
В качестве нагревательных элементов для обогрева почвы в парниках и теплицах используют стальную проволоку, которую прокладывают в асбоцементных, керамических или полиэтиле­новых трубах (рис. 30.6), питательном слое почвы или асфальто­бетонном покрытии (рис. 30.7) и т. д.

Воздух теплиц обогревают электрическими нагревателями, например ЭТ-160 мощностью 0,8 кВт (рис. 30.8).

Нагревательные элементы питаются переменным током обычной частоты при напряжении сети 380 или 220 В в случае прокладки провода в трубах или асфальтобетонном слое и 50 В при нахождении нагревательного элемента в питательном слое почвы парника.

Для обогрева защищенного грунта применяют также электро-калориферы, которые нагревают воздух до определенной темпе­ратуры и прогоняют его по системе трубопроводов. Электрокало­риферами обогревают воздух в теплицах. По воздуховодам из по­лимерной пленки или другого материала нагретый воздух рас­пределяется по всей площади теплицы. Поскольку калориферы устанавливают непосредственно в теплицах, то отсутствуют по­тери тепла, как в парниках. Например, для обогрева весенней пленочной теплицы площадью 1000 м² применяют два калорифе­ра СФО-160/1-Т мощностью 160 кВт каждый.