Исследование работы электродного водонагревателя

Цель работы:

1.Изучение устройства, принципа работы и методики расчета электродных водонагревателей.

2.Экспериментальное исследование энергетических параметров лабораторного электродного водонагревателя.

Приобретаемые компетенции:

1.1 Готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

1.2 Способность исследовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических и электротехнических объектов и систем и проходящих в них процессов (ПК-18);

1.3 Способность выполнять экспериментальные исследования по заданной методике, обрабатывать результаты экспериментов (ПК-44).

Основные сведения

Электродный способ применяют для нагрева проводников II рода: воды, молока, фруктовых и ягодных соков, сочных кормов, почвы, бетона. Материал помещают между электродами и нагревают электрическим током, протекающим по материалу от одного электрода к другому (рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 - Схема электродного водонагревателя.

1 - нагреваемая среда;

2-электроды.

При электродном нагреве происходит прямой нагрев сопротивлением – материал служит средой, в которой электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Электродный нагрев – наиболее простой и экономичный способ нагрева материалов, не требует специальных источников питания или нагревателей и дорогостоящих сплавов. Электроды подводят ток к нагреваемой среде и сами током практически не нагреваются, изготавливают их из недефицитных материалов, чаще всего из металлов, но они могут быть и неметаллическими (графитовыми, угольными). Недопустимо выполнять электроды из алюминия или оцинкованной стали. Во избежание электролиза для электродного нагрева используют только переменный ток.

В сельском хозяйстве электродный нагрев широко распространен в электродных водонагревателях, водогрейных и паровых котлах.

Электродные водонагреватели предназначены для нагрева проточной воды в замкнутых системах теплоснабжения с избыточным давлением до 0,6 МПа (таблица 3.1). Они представляют собой цилиндрический сосуд, внутри которого расположены электроды для подвода тока к воде и диэлектрические вставки для регулирования мощности. Водонагреватели компакты, поверхность теплопотерь невелика и поэтому нетеплоизолирована, имеет значи­тельно большую номинальную мощность, чем элементные водонагреватели.

Таблица 3.1 - Основные технические данные электродных водонагревателей

 

Тип	Мощность, кВт	Производительность при нагревании на 25°С, м3/ч	Диапазон регулирования мощности, %	Удельное сопротивление воды при 20 оС, Ом м
ЭПЗ - 25/И2		0,8	33...100	10...30
ЭПЗ - 100/ИЗ		3,4	10...100	10... 30
ЭПЗ - 250/ИЗ		8,5	33...100	10...50
ЭПЗ - 400/ИЗ		13,6	33... 100	10...50
КЭВ - 63/0,4		2,1	25...100	10...50
КЭВ - 100/0,4		3,4	25... 100	10...70
КЭВ -160/0,4		5,4	50...100	10...70
КЭВ-250/0,4		8,5	50... 100	10...70

 

Электродный проточный водонагреватель ЭПЗ имеет два исполнения, различающихся приводом механизма регулирования мощности (И2 - ручной привод, ИЗ - электродвигательный привод).

Электродный водогрейный котел КЭВ выпускают в двух исполнениях: с цилиндрическими электродами для воды, имеющей удельное сопротивление при 20°С ниже 10 Омм, и с пластинчатыми — для воды, удельное сопротивление которой выше 10 Омм.

Основной режим работы электродных водонагревателей - без разбора воды с обязательной циркуляцией ее по замкнутому контуру. Для всех типов водонагревателей температура воды на входе рекомендуется 70°С, на выходе - 90°С при закрытом контуре.

Электродные водонагреватели типов ЭПЗ и КЭВ предназначены дня нагрева воды в системах горячего водоснабжения зданий производственного (фермы) и коммунально-бытового назначения (коттеджи, клубы и т.п.).

Электродные водонагреватели следует устанавливать в отдельных помещениях. Корпус должен быть занулен. В помещениях особо опасных и повышенной опасности, имеющих технологическое оборудование, связанное с электродным водонагревателем, необходимо оборудовать устройством выравнивания потенциалов.

Водонагреватели следует присоединить к водопроводной сети и разборному трубопроводу только через изолирующие вставки. Длину вставки (мм) определяют по формуле

0,785-d²,

где d - внутренний диаметр вставки, мм.

В лабораторной работе используется однофазный электродный водонагреватель, с целендрическими электродами, выполненными из нержа­веющей стали.

Программа работы

1. Ознакомиться с принципом работы, назначением и техническими данными электродных водонагревателей.

2. Изучить методику расчета электродных водонагревателей.

3. Для лабораторного электродного водонагревателя расчетным путем определить:

a) минимальное расстояние между электродами;

b) время нагрева воды до температуры 80°С;

c) среднюю, начальную и конечную потребляемую мощность;

d) изменение удельного сопротивления воды от температуры.

4. Опытным путем определить удельное сопротивление воды при температуре 20°С.

5. Опытным путем исследовать зависимости:

a) потребляемой мощности от температуры воды;

b) удельное сопротивление воды от температуры;

c) плотность тока на электродах от температуры воды.

6.Сравнить опытные и расчетные значения.

7. Определить коэффициент полезного действия водонагревателя и удельный расход электроэнергии на нагрев воды.