реферат электродные водонагреватели. Индукционный нагрев
 Скачать 20.15 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВО Иркутский Государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского Энергетический факультет Кафедра энергообеспечения и теплотехники Реферат по инженерной деятельности На тему: Индукционный нагрев Выполнила: студентка 3 курса, 13.03.01 – Теплоэнергетика и теплотехника Вашуркина Кристина Евгеньевна Проверил: д.т.н, профессор Кудряшев Геннадий Сергеевич Молодежный 2021 Графики нагрузки энергосистемы в нашей стране имеют весьма большие ночные провалы. Заполнение ночных провалов графиков нагрузки даёт возможность включения в это время наряду с другими теплоаккумулирующими приборами установки теплоаккумулирующих ёмкостных электроводонагревателей с оплатой электроэнергии по льготному ночному тарифу, значительно более дешёвому чем дневной. Разбор же горячей воды потребителем может вестись в любое время суток. Именно по этим вышеперечисленным причинам ёмкостные нагреватели получили широкое распространение. Аккумулирующий водонагреватель имеет сосуд с усиленной теплоизоляцией, обеспечивающий долгое хранение нагретой воды, и устройство для регулирования или ограничения температуры воды. Емкость его обычно зависит от дневной потребности в горячей воде с температурой около 85°С. Закрытый водонагреватель функционирует под давлением воды в водопроводе. Расход воды регулируется одним или несколькими вентилями в системе слива. Это позволяет обслуживать одним прибором несколько точек разбора. Прибор присоединяется к водопроводной сети через специальную защитно-регулировочную арматуру. Рабочим бакам закрытых водонагревателей придают большую прочность, так как они постоянно находятся под полным давлением водопроводной сети , которое может достигнуть 6*105 Па, а в отдельных случаях и 10*105 Па; при нагреве к этому давлению добавляется давление от расширения воды. Подача холодной воды в рабочий бак из водопроводной сети идёт напрямую, а регулирование расхода горячей воды находится на линии слива, на ней устанавливается вентиль горячей воды. При сливе горячей воды в бак из водопровода поступает такое же количество холодной воды. Водонагреватели снабжаются термоограничителями, уствака которого значительно выше чем у терморегулятора. Термоограничитель срабатывает только при аварии терморегулятора, отключая нагревательные элементы. Для обеспечения безопасности эксплуатации закрытых электроводонагревателей применяют предохранительную аппаратуру, например, на линии подвода холодной воды из водопровода монтируется предохранительный клапан, который в случае недопустимого большого повышения давления в рабочем баке уменьшает избыточное давление, спуская излишек воды через специальную воронку в канализацию. Рабочий бак нагревателя представляет собой цилиндрический резервуар с выпуклым (или вогнутым) днищем и крышкой. Толщину стенок бака определяют расчётом на прочность с учётом испытательного давления воды. Для установки приборов напольного типа на пол предусматриваются три-четыре ножки или специальное цилиндрическое основание. Лучший материал для рабочего бака – нержавеющая сталь – прочный коррозионно-стойкий материал, но применение её ограничено из-за дефицитности и дороговизны. Защитные покрытия повышают срок службы бака из обычной углеродистой стали. Широкое применение получило горячее или гальваническое цинкование внутренней поверхности стального бака. В ёмкостных электронагревателях применяют в основном открытые нагревательные элементы, выполненные из проволоки высокого сопротивления, уложенные в керамическое основание, и закрытые (ТЭН). Реже в крупных промышленных нагревателях применяют электродные нагревательные элементы в которых ток, проходя через воду помещённую между двумя пластинами, нагревает её. Для равномерного распределения температуры воды внутри бака нагревательный элемент размещают в нижней его части: чем ниже расположен нагревательный элемент, тем лучше. Кожух электроводонагревателя – его внешняя оболочка. Он служит для защиты теплоизоляции, электромонтажа нагревателей и терморегуляторов, для крепления на стене или установки на полу, а так же для придания прибору внешнего вида, соответствующего требованиям технической эстетики. Теплоизоляция – это один из важнейших узлов теплоаккумулирующих электроводонагревателей. Для теплоизоляции используется пространство между рабочим баком и кожухом. Днище, как правило, не теплоизолируется. В качестве теплоизоляционных материалов обычно применяют пробку, минеральную вату, стекловолокно, пенопласт. Электроводонагреватели снабжают терморегулирующими устройствами, которые подразделяются на следующие типы: - терморегуляторы , которые при достижении заданной температуры воды отключают, а в последствии включают прибор снова; - термоограничители, которые при достижении водой заданной температуры отключают электроэнергию. Повторное включение должно осуществляться вручную. - Предохранительные термоограничители препятствующие увеличению температуры воды, например, в случае отказа терморегулятора. Потребность в предохранительных термоограничителях, устанавливаемых вместе с терморегуляторами, объясняется возможностью возникновения аварийных ситуаций в результате выхода из строя терморегулятора. Корпус рассчитываемого аккумулирующего нагревателя представляет собой вертикально расположенный цилиндрический сосуд с двумя полусферами с его торцов. Корпус выполнен из нержавеющей стали, и конструктивно состоит из трёх частей, снабжённых фланцами, и соединённых между собой болтовыми соединениями через резиновую уплотнительную прокладку, для исключения течи в соединениях. Такая конструкция корпуса позволяет легко разбирать и собирать нагреватель для его очистки и доступа к внутренним элементам с целью их замены или ремонта. Подвод холодной воды от централизованной системы водоснабжения осуществляется через двухдюймовый водопроводный вентиль, сетчатый фильтр и предохранительный клапан с нижней стороны бака нагревателя. Фильтр необходим для очистки воды с целью предотвращения загрязнения нагревателя и преждевременного выхода его из строя. Предохранительный клапан предназначен для отвода избыточного количества воды из рабочего бака при её нагреве и закрытом вентиле холодной воды. Отвод горячей воды из нагревателя осуществляется из верхней его части, так как в процессе нагрева тёплая вода поднимается кверху. На отводе горячей воды установлен водопроводный вентиль. В самую нижнюю точку корпуса вварен отвод с дюймовым вентилем для осушения ёмкости в случае ремонта или плановой очистки нагревателя. Все отводы до ближайшего вентиля или клапана выполнены из труб из нержавеющей стали и вварены в корпус нагревателя. Блок пластинчатых электродов выполнен из нержавеющей стали и расположен в нижней части корпуса, так как более холодная вода собирается внизу. Пластины электродов в разрезе представляют собой равносторонний треугольник соединяются в звезду с нулевым проводом и подвешены на четырёх токоведущих стержнях из нержавеющей стали диаметром 20 мм. Для большей механической прочности и исключения возможности возникновения короткого замыкания, вследствие незначительной деформации токоведущих стержней, пластины соединены между собой болтовым соединением через изолирующие эбонитовые втулки и шайбы. Токоведущие стержни выходят и верхней части бака нагревателя, располагаются друг относительно друга в вершинах равностороннего треугольника с центром расположенным на продольной оси бака, изолированы от корпуса резиновыми конусами и являются вводами для подключения силового кабеля. Использование резиновых конусов позволяет не только электрически изолировать стержни от основного корпуса, но и предотвратить течь воды наружу вдоль стержней. Для защиты нагревателя от «сухого» хода и отключения питания при уровне воды в баке ниже установленного в верхней части корпуса предусмотрен датчик электродного типа, изолированный таким же способом как и силовые токоведущие стержни. Если уровень воды в баке опустится ниже нижнего конца электрода, сопротивление между электродом и корпусом резко возрастёт и схема управления снимет питание с нагревателя и подаст соответствующую сигнализацию. Для измерения температуры воды на среднем уровне боковой поверхности корпуса расположен датчик температуры, сигнал с которого поступает на схему управления нагревателем. Измерительным органом датчика температуры является чувствительный терморезистор, изменяющий своё сопротивление пропорциональную температуре среды в которой он расположен, в данном случае воды. Для большей надёжности системы выше датчика температуры расположено термореле, измерительным органом которого является биметаллическая пластина. Реле отстроено на замыкание контактов при температуре превышающей 90°С. В целях электробезопасности корпус нагревателя заземляется. В нормальном режиме эксплуатации нагревателя вентили горячей и холодной воды должны быть открыты для беспрепятственного выталкивания горячей воды обратно в систему водоснабжения в случае если вентили у непосредственного потребителя закрыты, а вентиль осушения закрыт. Клапан избыточного давления является не рабочим а аварийным. Величина уставки давления срабатывания для клапана выбирается в зависимости от давления в системе водоснабжения на уровне установки нагревателя. Для снижения тепловых потерь снаружи корпус электронагревателя теплоизолирован. Современные водонагревательные установки, как правило, работают без постоянного обслуживающего персонала, поэтому они должны быть оборудованы технологическими защитами, устройствами автоматизации и сигнализации при возникновении неноминальных режимов. Электродная установка должна быть защищена автоматическими выключателями или другими устройствами отключающими установку при перегрузках и коротких замыканиях. Системы автоматики и защиты должны быть быстродействующими, для предотвращения выхода из строя всей установки, а также для предотвращения несчастных случаев и травматизма у пользователей установки и обслуживающего персонала. Автоматика управления должна чётко регулировать потребляемую мощность для постоянного поддержания температуры воды в требуемом, как можно более узком диапазоне, и быстро реагировать на её изменение как в положительную так и отрицательную сторону с минимальной инерционностью. Для обеспечения всех этих качеств в настоящее время получили широкое распространение готовые регулирующие устройства на основе цифровой микропроцессорной техники, имеющие большую гибкость и высокую точность и вытеснили устройства с «жёсткой логикой» на дискретных элементах. Основные преимущества:высокая надежность в работе; простота конструкции и схемы управления; удобство обслуживания; использование неперегораемых элементов-электродов со сроком службы 7...9 лет; более высокий КПД по сравнению с элементными нагревателями, работающими на ТЭНах; большее значение мощности на единицу массы и объема по сравнению с другими нагревателями; меньший занимаемый объем по сравнению с установками на твердом или жидком топливе. Установки не боятся выпуска воды, экологически чисты, имеют широкое и плавное регулирование мощности, обладают бактерицидными свойствами, могут быть отремонтированы в условиях хозяйства. Основные недостатки:значительная зависимость надежности и долговечности установок от параметров воды; значительная зависимость их мощности от температуры нагреваемой воды, удельное электрическое сопротивление которой rт падает из-за резкого увеличения в ней количества ионов; электрохимическая коррозия электродов и электролиз воды и растворимых в ней солей (несмотря на использование переменного тока), наличие в воде продуктов «растворения» железа и продуктов электролиза; образование гремучего газа при большой плотности тока на электродах и возможность взрыва установки. Основная область применения электродных водонагревателей — горячее водоснабжение технической водой; обогрев помещений любого типа, в том числе сельскохозяйственного назначения; получение подогретой питьевой воды через теплообменник или бойлер-теплоаккумулятор. Электродный водонагреватель содержит электроды, которые установлены на равном расстоянии с образованием сквозных каналов и расположены по электрическим фазам поочередно, а также дополнительно установленные вне нагревательного блока крайние нулевые электроды. Изобретение направлено на обеспечение безопасности электродного водонагревателя и выравнивание распределения потенциалов |