ЭЛЕМЕНТНЫЕ ВОДОНАГРЕВАТЕЛИ

Наиболее широко в сельском хозяйстве используют ЭНУ кос­венного нагрева, в которых реализован способ нагрева сопротив­лением с помощью нагревательных элементов.

Элементные ЭНУ подразделяют: по характеру работы - на непрерывного и периодического действия (проточные и непро­точные); по конструктивным особенностям — на переносные, напольные, настенные; по числу фаз — на од­нофазные и трехфазные; по используемому напряже­нию — с напряжением до 1000 В и свыше 1000В; по используемым нагревательным элементам — с трубчатыми электрическими нагревательными элементами (ТЭНами) и с герметичными угольно-графитовыми проводниками и покрытиями (применение открытых спиралей сопротивления, в водонагревателях запрещено).

Используют: для нагрева воды на технологические и санитарно-гигиенические нужды ферм и комплексов; для подогрева воды в автотракторных мастерских; в теплично-парниковом хозяйстве; в консервном производстве и при выпечке хлеба; для изготовления различной питьевой воды и пива, а также на других сельскохозяйственных предприятиях.

Основные преимущества: мощность, потребляемая из сети нагревателем, не зависит от удельного электрического сопротивления воды r₂₀ и практически не зависит от температуры воды; может быть использована для нагрева питьевой воды (без использования промежуточных тепло­обменников); возможность быстрой заме­ны вышедших из строя ТЭНов; при потере одной из фаз со сто­роны питания асимметрия напряжений менее опасна (однако работа элементных ЭНУ при неполнофазном режиме запрещена, а в сеть водоснабжения их должны включать через изолирующие вставки).

Недостатки: выход из строя ТЭНов из-за прекращения подачи воды; меньшее значение мощности на единицу массы и объема по сравнению с электродными ЭНУ, а также более сложная конст­рукция с более низким КПД; меньшие возможности регулирова­ния мощности (ступенчатое регулирование при ограниченном ко­личестве ступеней).

Выбор ТЭНов осуществляютпо расчетной мощности.

Для непротонных элементных нагревателей мощность Р_Р определяют по выражению, Вт,

Р_Р = Ф_П / h × t_НАГР = m × С (Т₂ – Т₁ ) / h × t_НАГР,

где m — масса нагреваемой воды, кг; t_нагр — продолжительность нагрева, с.

Если дан объем нагреваемой воды V, л, то

m = V ×r,

r — плотность воды, равная 1 кг/л.

Для протонных ЭНУ

Р_Р = Ф_П / h = m_t × С (Т₂ – Т₁ ) / h ,

m_t — массовая, кг/с, или объемная, л/с, производительность установки,

m_t =V_t ×r, при r = 1 кг/л m_t численно равно V_t.

Далее по каталогам выбирают ТЭНы, соответствующие условиям эксплуатации, напряжению, мощности, температуре оболочки и нагреваемой среде, а также форме, возможности размещения нагревателя в рабочем про­странстве.

Число ТЭНов определяют в зависимости от Р_Р и Р₁ то есть n = Р_Р / Р₁. Число ТЭНов n должно быть кратно трем для воз­можности питания от трехфазной сети.

ТЭНы могут быть выбраны также по расчетной площади, м², общей поверхности нагрева в расчете на одну фазу:

F_n = P_Ф / P_F,

P_F — допустимая удельная поверхностная мощность ТЭНа, Вт/м².

Значение P_F зависит от материала трубки, цели и условий на­грева. Так, для ТЭНов со стальной оболочкой при нагреве и кипя­чении воды

P_F = (7... 10) • 10⁴Вт/м²; при нагреве молока и темпе­ратуре на оболочке ТЭНа, равной 150 °С, P_F = 3 • 10⁴ Вт/м². Спе­циальные одноконцевые ТЭНП патронного типа отличаются высокой удельной поверхностной мощностью до 38 • 10⁴ Вт/м²

Необходимое число ТЭНов

n = F_П / F_П1

F_П — площадь поверхности одного ТЭНа, м².