автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка электропароводонагревательной установки сельскохозяйственного назначения

На правах рукописи

РТВ од

ТИХОМИРОВ ДМИТРИИ АНАТОЛЬЕВИЧ

/! ' Ф'

I I

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПАРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНОИ УСТАНОВКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.20.02 - электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мосюва-2000

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Расстригин В.Н.

Научный консультант: доктор технических наук, старший научный сотрудник Лебедка Д.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Рудобапгта С.П.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Гришин М.Д.

Ведущая организация: Подольская государственная машиноиспытательная станция (Подольская МИС).

Защита состоится "2Л" Ад, 2000 г. в (0_ часов на заседании дис-

сертационного Совета К 020.15.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) по адресу: 109456, Москва, 1-й Вешняковский проезд, д.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИЭСХ. Автореферат разослан

"Й." О^м/шг 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук старший научный сотрудник

Молоснов Н.Ф.

АЯП-1/О (1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При,решении задач эффективного энергообеспечения и в частности таких энергоемких процессов, как получение пара и горячей воды, наиболее перспективным является создание новых энергоэкономных электрифицированных установок универсального типа.

Пар и горячая вода широко используются в разнообразных процессах первичной обработки молока, промывки и дезинфекции молочного и другого оборудования, кориоприготовлении, на санитарно-гигиенические цели, а также в линиях и цехах по переработке сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время для этих целей в основном используются паровые и водонагревателыше установки мощностью свыше 200 кВт. Однако применение таких установок малоэффективно и экономически нецелесообразно особенно на небольших фермах КРС и цехах по переработке сельскохозяйственной продукции, получающих в последнее время наибольшее распространение. На таких объектах для приготовления воды и особенно пара требуются установки значительно меньшей мощности главным образом до 100 кВт. Парогенераторы такой мощности - электрические и топливные в сельскохозяйственном производстве фактически отсутствуют, а потребность в них достаточно велика.

Проведенный в настоящей работе анализ энергоносителей и суточных графиков потребления пара и горячей воды на типовых молочных фермах и свинарниках показали возможность и целесообразность применения электротепловой установки комбинированного типа (электропароводонаг-ревателя), способной вырабатывать пар и горячую воду в одном устройстве. Это позволяет существенно повысить коэффициент ее загрузки, снизить энергозатраты, металлоемкость и капитальные вложения по сравнению с установками раздельного получения пара и горячей воды. Достижение и реализация этих показателей в разрабатываемой электропароводонаг-ревательной установке является решением актуальной задачи, связанной с проблемой энергоресурсосбережения.

Работа выполнена в соответствии с заданиями Федеральной целевой программы "Машиностроение для АПК России" на 1994-1998гг., Федеральной целевой программы стабилизации и развития инженерно-технической сферы АПК России на 2000-2006 гг. (Техника для продовольствия России), тематического плана НИР ВИЭСХ в рамках фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии на 1994-2000гг. Электро-пароводонагреватель включен в Федеральный регистр технологий производства продукции животноводства (Ж-АТ-03. Технологический отраслевой адаптер "Теплоснабжение животноводческих и птицеводческих предприятий").

- Цель работы. Разработка комбинированной электропароводонагрева-

тельной установки для животноводческих ферм и других производств, обеспечивающей выработку пара и горячей воды в одном агрегате, способствующей повышению эффективности использования материальных и энергетических ресурсов.

Задачи исследований. В соответствии с указанной целью в работе поставлены следующие задачи:

1. Исследовать основные закономерности и графики потребления пара и горячей воды, а также режимы работы электропароводонагревательной установки на типовых животноводческих фермах. Разработать методику расчета и выбора оптимального технологического режима работы установки с применением современных средств ЭВМ.

2. Обосновать основные энергетические, теплотехничеасие и конструктивные параметры электропароводонагревательной установки с выбором типораз-мерного ряда.

3. Разработать функциональную, технологическую, конструктивную, электрическую схемы установки и ее экспериментальный образец.

4. Исследовать физические модели процессов теплообмена в каждом рабочем органе установки и дать их математические описания с целью оценки и повышения эффективности теплообмена, выбора электрических и конструктивных параметров электронагревателей.

5. Разработать исходные требования на выбранный типоразмерный ряд элек-тропароводонагревательных установок.

6. Дать технико-экономическую оценку разрабатываемой установки и провести производственную проверку результатов исследований.

Объект исследований. Объектом исследований является комбинированная электропароводонагревательная установка элементного типа, используемая для нагрева воды и получения пара.

Методика исследований. Поставленные задачи решены путем проведения теоретических и экспериментальных исследований. В работе использованы положения теории теплопередачи, электротехники, электротехнологии, электрических измерений, математические методы планирования эксперимента, теории вероятности, физического моделирования, математической обработки опытных данных и современного компьютерного программирования (Visual Basic, MathCAD, Maple V, AutoCAD).

Научная новизна работы. Обоснованы и разработаны функционально-технологическая и конструктивная схемы электропароводонагревательной установки, новизна которых защищена патентом РФ №2147101. Разработаны методика, алгоритм и программа для персонального компьютера по выбору оптимальных технологических режимов работы электропароводонагревательной установки для различных типов потребителей. Разработаны физические модели процессов теплообмена для каждого рабочего органа установки и даны их математические описания (математические модели) с целью определения и повышения эффективности теплообмена, условий работы и

выбора параметров электронагревателей. Разработана и апробирована методика расчета энергетических, теплотехнических и конструктивных параметров электропароводонагревателей элементного типа.

Обоснованы предложения по интенсификации процессов теплообмена в электропароводонагревательной установке, реализация которых позволяет снизить энергозатраты, массогабаритные показатели, повысить КПД установки до 98%, в 1,3... 1,5 раза увеличить удельную электрическую и тепловую нагрузку на нагревательные элементы (заявка на изобретение № 2ООО! 18110/06 приоритет от 11.07.2000г).

Получены аналитические зависимости, в частности коэффициента теплоотдачи, как функции удельной поверхностной мощности блока электронагревателей в режиме пузырькового кипения воды в большом объеме, отражающие работу установки.

Практическая значимость.

Практическую значимость имеют:

- конструктивно-технологическая и электрическая схемы установки;

- программа расчета оптимального режима работы электропароводонагревательной установки по выработке пара и горячей воды для различных типов потребителей;

- методика расчета энергетических, теплотехнических и конструктивных параметров электропароводонагревателей;

- обоснованные режимные, энергетические и конструктивные параметры комбинированной электроустановки;

- разработанные и утвержденные Минсельхозом России исходные требования на установленный типоразмерный ряд электропароводонагревателей мощностью 25, 36, 45,70 и 100 кВт.

Приведенные результаты исследований позволяют проектировать и создавать ресурсосберегающие электропароводонагревательные установки элементного типа всего типоразмерного ряда.

Внедрение работы. По результатам проведенных исследований разработаны и утверждены Минсельхозом РФ исходные требования на установленный типоразмерш.гй ряд электропароводонагревателей мощностью 25, 36, 45, 70 и 100 кВт.

Электропароводонагревательная установка успешно прошла государственные приемочные испытания на Подольской государственной МИС и была рекомендована к производству (Протокол № 09-20-96).

На молочных фермах., молокозаводах, линиях по переработке сельскохозяйственной продукции проведены хозяйственные испытания электропароводонагревателей, разработанных ВИЭСХом и изготовленных на ПК "Шатурское РТП Сельхозснаб".

На ПК "Шатурское РТП Сельхозснаб" освоено серийное производство электропароводонагревательной установки ЭПВ-30 (ТУ 4744-001-0049621996). Электропароводонагреватель награжден медалями ВВЦ.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на международной научно-технической конференции "Энергосбережение в сельском, хозяйстве" г.Москва (1998г.), научно-методической конференции "Современные энергосберегающие технологии и оборудование" г. Москва (1999г.), 3-й международной научно-технической конференции "Технологии, технические средства для животноводства в XXI веке и проблемы качества продукции" г.Москва-Подольск (2000г), 2-й международной научно-технической конференции "Энергосбережение в сельском хозяйстве" г.Москва (2000г). Исходные требования на типоразмерный ряд'электропароводонагревателей одобрены на секции Ученого совета ВИЭСХ и утверждены Минсельхозом России. Публикация в международном журнале' "Промышленная теплотехника" №4,2000г.

На защиту выносятся:

- целесообразность и эффективность использования комбинированной электропароводонагревательной установки для производства пара и горячей воды в одном агрегате;

- функциойально-технологическая схема электрической пароводона-гревательной установки, состоящая из предварительного нагревателя воды, пароводонагревателя и паропере1ревателя;

- методика выбора оптимального режима работы1 электропароводонагревательной установки по выработке пара и нагреву вфды для различных типов потребителей с использованием современных средств ЭВМ;

- основные положения методики расчета и обоснования Энергетических, теплотехнических и конструктивных параметров электропароводонагревателя и его рабочих органов; '•

- физические модели процессов теплообмена и их математические описания, а также аналитическая зависимость коэффициента теплоотдачи от удельной поверхностной мощности блока электронагревателей при кипении воды.

Публикация результатов работы. Материалы диссертации отражены в 9 печатных работах и 1 патенте.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений. Ее содержание изложено на 173 страницах, иллюстрировано 42 рисунками, включает 30 таблиц, список литературы из 142 наименований и 14 приложений на 44 станицах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена краткая характеристика проблемы электрификации тепловых процессов, показана актуальность темы диссертационной работы, научная новизна, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлены результаты проведенного анализа технологических процессов и технических средств по получению и использованию

пара и горячей воды на объектах сельскохозяйственного производства.

Показано широкое применение пара и горячей воды на животноводческих фермах и комплексах для первичной обработки молока, промывки и пропаривания фляг, резервуаров, молокопроводов и другого молочного оборудования, стерилизации тары, для приготовления кормов, на санитарно-технические цели, нужды обслуживающего персонала, в многочисленных линиях и цехах по переработке сельскохозяйственной продукции и т.д. Для большинства таких процессов альтернативы использования пара и горячей воды пока не существует.

Проведен анализ технических средств получения пара и горячей воды, выпускаемых отечественной промышленностью и за рубежом. В настоящее время для этих целей в основном используются огневые установки с паро-производительностью от 200 кг/ч и выше. Однако для большинства технологических процессов, а также санитарно-гигиенических мероприятий, как следует из обзора и анализа, требуется существенно метшая производительность - от 30 до 120 кг/ч. В этой связи использовать котлы завышенной мощности нецелесообразно и малоэффективно. Установки генерации пара такой производительности для нужд сельского хозяйства практически не производятся. Электроэнергия по эффективности использования для выработки пара и горячей воды конкурентоспособна и даже превосходит другие виды энергоносителей, особенно при использовании децентрализованных установок малой мощности. В то же время электрические парогенераторы электродного типа пока еще не нашли широкого применения в сельском хозяйстве.

Анализ технологических процессов и установок, использующих пар и горячую воду, показал, что они в большинстве случаев разнесены во времени. В то же время коэффициент загрузки водонагревателей и особенно парогенераторов невелик, что снижает эффективность их раздельного применения.

В этой связи представляется более целесообразным разработка комбинированной электроустановки, способной вырабатывать пар и нагревать воду в одном устройстве - электропароводонагревателе.

Научно-методической основой для проведения исследований и создания элекгропароводонагревательной установки явились труды: Л.А.Баранова, И.Ф.Бородина, И.А.Будзко, В.С.Горбачева, М.Д.Гришина, И.И.Дацкова, А.В.Демина, П.Н.Евсеева, А.М.Зайцева, НЕ.Кагана, А.П.Казимира, Н.С.Ка-накина, В.Г.Кауфмана, С.П.Корсака, С.И.Кострубы, И.Ф.Кудрявцева, Д.П.Лебедева, П.Н.Листова, А.К.Лямцова, А.М.Мусина, Л.Г.Прищепа, М.Г.Пронько, В.Н.Расстригина, С.А.Растимешина, С.П.Рудобашты, В.И.Смирнова, Д.С.Стребкова, Н.Н.Сырых, Г.Д.Яневского и многих других ученых.

Единая методика по расчету электрических, теплотехнических и конструктивных параметров такой комбинированной элекгропароводонагревательной установки, позволяющая оптимизировать режимы ее работы для различного типа сельскохозяйственных потребителей, отсутствует, что затрудняет проектирование и разработку агрегатов подобного рода.

На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследований, направленные на разработку более эффективной и энергоресурсосберегающей установки.

Во второй главе проведен анализ процессов, потребляющих пар и горячую воду на типовых животноводческих фермах, исследованы режимы работы электропароводонагревательной установки, выбран их типоразмерный ряд.

Режимы и объемы потребления пара и горячей воды характеризуются суточным графиком их расхода. Для построения и исследования таких графиков с учетом норм технологического проектирована и технологических карт рассмотрены типовые и наиболее распрсэстраненные проекты животноводческих объектов. Анализ режимов потребления пара, и горячей воды показал их явно выраженный.неравномерный и прерывистый характер (рис.1). Процессы потребления пара и горячей , поды частично совпадают или расходятся во времени. Относительно небольшое время загрузки установки по производству пара (Кз = .0,2...0,4) открывает возможность Создания комбинированной установки и ее использования для приготовления горячей воды во время технологических, пауз парообразования.

Отсутствие парогенераторов малой мощности и сложности с аккумулированием предполагают в качестве исходного расчетного параметра комбинированной электропароводонагревательной установки выбрать производительность по пару. Установлено, что электропароводонагреватель в режиме генерации пара должен работать по свободному графику в соответствии с технологическим процессом. Мощность установки Р в этом случае определяется по формуле:

ЪШц,

где ср- удельная теплоемкость воды, кДж/кт-°С; Оц ~ паропроизводитель-ность, кг/ч; г - удельная теплота парообразования, кДж/кг; ¡к - температура кипения воды, °С; /« - начальная температура воды, °С; т]у - КПД установки.

Для приготовления горячей воды установка может работать в различных режимах: на протоке по свободному графику, с полной или частичной аккумуляцией горячей воды в дополнительной накопительной емкости, совместно с другим водонагревателем. Производительность установки (}Га по приготовлению горячей воды заданной температуры определяется расчетной мощностью электропароводонагревателя Р, что следует из выражения:

г 3600■ Р -Цу • 7?г п

Сгв =■ ■ ■/--у-. (2)

ср ' {'г ~ '.у )

где г/т - КПД системы раздачи горячей воды; 1Х - температура холодной воды на входе в аппарат, °С.

При работе электропароводонагревателя в режиме полной аккумуля-

ции, агрегатируемая с ней накопительная емкость-термос должна иметь объем Ум, равный расчетному суточному количеству горячей воды Слк-

расход пара

Св,л/ч 400.

300.

200_

100

0

/

1 ч /

— 1 // /

1 — // / 1 —

1 —1— — 1/С / а -1

2 4

8 10 12 14 16 18 20 22 24 т, ч Время суток

ЕЭ - пастеризация, ЁЁ^ - подогрев молока, обрата;

расход горячей воды

! 1

/. 1 1 1 О

// V/

— I 1 // §

\ .4- Е 1 1 ...

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 т, ч Время суток

УУ/\- подмывание выме-^^ - промывка молочного - ополаскивание до-

ни; оборудования; ильных аппаратов

Рис. 1. Суточные графики потребления пара и горячей воды молочной

фермой на 200 голов

Время нагрева воды и заполнения ее в аккумуляционную емкость (время зарядки) ^определяется по формуле:

• сР ■ (/г <х)

(3)

3600-Р-т]у ■ г;т

При частотной аккумуляции нагрев и потребление горячей воды из аккумуляционной емкости могут производиться как одновременно, так и попе-

ременно во времени. Включение и отключение установки может происходить многократно в течение суток. При этом основной задачей является исключение дефицита горячей воды в накопительной емкости.

Проведенные расчеты показали, что без знания технологии производства сельскохозяйственного объекта затруднительно правильно выбрать наиболее рациональный режим работы электропароводонагревателя для приготовления горячей воды. В этой связи разработаны алгоритм (рис.2) и программа для персонального компьютера,' позволяющие определить основные показатели установки, установить возможные режимы ее работы и выбрать оптимальный среди них с учетом технологического процесса, принятого на объекте и величины ночного тарифа на электроэнергию, установленного в данном регионе. За критерий оптимизации выбрано минимальное значение приведенных затрат на приготовление 1000 л воды, нагретой до 85°С. Экономические расчеты показали, что наибольший эффект достигается при введении пониженного ночного тарифа на электроэнергию.

Исходя из анализа реатьно существующих потребителей пара и горячей воды и перспектив развития, а также с учетом результатов инвентаризации животноводческих объектов, выбран типоразмерный ряд электропароводона-гревательных установок с мощностями 25, 36, 45, 70 и 100 кВт. Обоснованы параметры наиболее востребованной по производительности базовой модели установки мощностью 36 кВт со следующими показателями: паропроизводи-тельность - до 45 кг/ч, производительность по воде при ее нагреве с 10 до 85°С - до 380 л/ч, температура пара Ю0...120°С, рабочее давление до 0,07 МПа. Установлено,, что .такой электропароводонагреватель самостоятельно способен удовлетворить потребности в этих теплоносителях молочные фермы до 400 голов, свинарники до 320 мест, а также различные линии и цеха по переработке сельскохозяйственной продукции.

В третьей главе изложены результаты исследования процессов теплообмена, обоснование энергетических, теплотехнических и конструктивных параметров комбинированного электропароводонагревателя мощностью 36 кВт.

Для решения поставленных задач обоснована и разработана функциональная схема электропароводонагревательной установки, включающая в себя три основных рабочих органа: предварительный нагреватель воды, собственно пароводонагреватель и пароперегреватель (рис.3). Для обоснования функциональной схемы проведен предварительный расчет ее основных узлов, сборка макетного образца и его исследование. В соответствии с требованиями к установке и с учетом функциональной схемы и термодинамической диаграммы-температура-энтропия (Т-Б диаграмма) разработана циклограмма ее работы (рис.4), представляющая изменение производительности и температуры теплоносителей в характерные временные периоды, пусковой и установившийся режимы, взаимодействие рабочих органов в едином процессе получения пара и горячей воды. В качестве нагревательных элементов для

Рис.2. Алгоритм расчета режимов работы и параметров электропароводона-гревателя для зад анного объекта

A(i), B(i), T(i) - почасовое потребление пара, кг/ч и горячей воды, л/ч; тариф на электроэнергию, руб/кВт-ч, 1... 24 ч - время суток; Р - мощность установки. кВт; Мах, Мах 1 -максимальное часоьое потребление пара и горячей воды текущим объектом кг/ч и л/ч; Т1, Тп - ночной и дневной тарифы на электроэнергию, руб/кВт-ч; S, Z - суточное потребление пара и горячей воды на объекте, кг, л; tl-время зарядки аккумуляционной емкости, ч; t2 -время зарядки по ночному тарифу, ч; t4 - время, возможное для нагрева воды, ч; VI, V2 -аккумуляционная емкость при полной и частичной аккумуляции, л; Gp, Gw - производительность установки по пару и по воде, кг/ч и л/ч; el...e4 - балансовая цена установки и нормативные коэффициенты; Zat - приведенные затраты, руб/т.

всех рабочих органов элекгропароводонагревателя выбраны трубчатые электронагреватели (ТЭНы).

1 Предварительный нагреватель воды 2 Пароводонагре- 3 Пароперегре- 4

Рис.3. Функциональная схема установки 1 - холодная вода из магистрального водопровода; 2 - горячая вода I = 90°С; 3 -насыщенный пар I = 104°С при давлении р = 0,117МПа (1,2ат) или горячая вода, нагретая до требуемой температуры; 4 -перегретый пар t = 120°С.

С целью оценки и повышения эффективности теплообмена между электронагревателем и теплоносителем, выбора параметров электронагревателей, определения основных энергетических, теплотехнических и конструктивных показателей установки разработаны физическиг модели для каждого рабочего органа установки, характеризующие динамику и статику процессов теплообмена, даны их математические описания (математические модели).

Согласно функциональной схемы (рис.3) и циклограммы (рис.4) в первом рабочем органе общей технологической схемы - предварительном нагревателе происходит нагрев холодной воды до конечной температуры 90±5°С (в режиме парообразования) и ее очистка от минеральных примесей. Мощность аппарата определена по выражению:

Р =

cf-G„-{tK-t„)

(4)

3600-7

и при Сд=45кг/ч, t/i= 10°С; ^=0,95 составила около 4800 Вт.

Динамика процесса нагрева воды в предварительном нагревателе описывается системой дифференциальных уравнений:

dO

~~ = a - F ■ (/ст - /ж )

а г

dQ = m ■ ср • a't, (5)

где * Q -количество теплоты, передаваемое воде от нагревателя, Дж; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2-К; F- площадь активной поверхности нагревательных элементов, мг; ter , (ж -температура стенки нагревателя и средняя температура вода в аппарате, "С; m — масса воды в аппарате, кг.

Установленный механизм теплопередачи позволяет рассчитать коэффициент теплоотдачи а:

а =

0,13 5-À-(GrPrf I

(6)

где X - коэффициент теплопроводности воды, Вт/м-°С; / - характерный размер, высота электронагревателей, м; С г, Рг - значения критериев Грасгофа и Прандтля.

1в,°С

1,"С ' Сп,кг

О 10 4 8 12 16 т„ 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 Т, мин

Рис.4. Циклограмма работы электропароводонагревательной установки мощностью 36 кВт

¡-предварительный нагреватель воды; И-пароводонагреватель; Ш-пароперегре-ватель; а) - работа установки с предварительным нагревателем воды; Ь) - работа без предварительного нагревателя; Т-период; то - запуск установки; Т1- время срабатывания температурного реле; тг.тэ - подпитка водой пароводонагревателя; т,-момент включения г.ароперегревателя; 1ВДП -температура воды, пара, ; Ов, Оп -расход воды, пара.

Решение системы (5) позволяет получить зависимость температуры воды в аппарате от времени нагрева, необходимую для согласования работы предварительного нагревателя с другими рабочими органами установки:

108

98

0,0016 -г

(7)

Тепловой поток 0,1, передаваемый воде от электронагревателей определялся по известному закону конвективной теплоотдачи Ньютона: О, - а-Р-(кт-1ж), (8)

который в рассматриваемом.аппарате составил около 4750 Вт при подведенной мощности 4800 Вт. В качестве нагревателей выбраны три стандартных ТЭНа из нержавеющей стали, мощностью 1600 Вт каждый.

Для нормальной работы ТЭНов и выбора их конструктивных параметров с точки зрения эффективности теплообмена и условий их эксплуатации в режиме нагрева воды рекомендуется выбирать величину их удельной поверхностной мощности из диапазона <7=7. ..9 Вт/см2.

Во втором рабочем органе общей функциональной схемы комбинированной установки - электрическом пароводонагревателе в зависимости от режима работы происходит либо нагрев воды до нужной температуры, либо образование насыщенного пара низкого давления. Мощность пароводонагре-вателя определена по формуле (1) и при ср- 4220 Дж/кг-К, (///=45 кг/ч; /к=104°С, /н=90°С, г= 2240 кДж/кг, 77=0,95 составила около 30 кВт. .

Особый интерес представляет режим образования пара при пузырьковом кипении воды в большом объеме. Здесь важной задачей явилось определение коэффициента теплоотдачи а и величины удельной поверхностной мощности ц блока электронагревателей, при которых происходит эффективный теплообмен и-обеспечиваются нормальные условия работы нагревателей. ,

Теплоотдача при' кипении воды является сложным теплофизическим процессом. Коэффициент теплоотдачи зависит от большого числа различных факторов, конкретных условий теплообмена, которые невозможно учесть в одной обобщенной аналитической зависимости. Разница результатов расчета коэффициента теплоотдачи, полученных по известным зависимостям различных авторов, достигает более 30% (рис.5). Это вносит большую погрешность в расчеты.. В этой связи возникла необходимость конкретизировать задачу и провести исследования для рассматриваемого типа аппаратов и условий теплообмена. На основе статистической обработки, полученных нами экспериментальных данных, с помощью математической системы Марк У/Л5 был определен интерполяционный степенной многочлен, устанавливающий связь между коэффициентом теплоотдачи и удельной поверхностной мощностью блока электронагревателей (плотностью теплового потока): а - -/.бч/" - 48,3<г'- 513,9<1:: ■ 3000,1 с/ -1780,8, (9)

Полученное выражение позволяет определить тсплоеой поток 02, передаваемый от блока электронагревателей воде, при пузырьковом кипении ее в большом объеме, величина которого составила 29980 Вт при подведенной мощности 30000 Вт. В качестве нагревателей выбраны 6 стандартных ТЭНов из нержавеющей стали мощностью 5 кВт каждый. Установлено, что пароводонагреватель работает с высоким КПД и эффективным теплообменом при а= 9000... 11000 Вт/м2 •К и <7=11...14 Вт/см , предельно допустимая

разница между температурой стенки электронагревателя и температурой

12000

3000

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 Удельная поверхностная мощность нагревателей, Вт/мг Рис.5. Зависимость коэффициента теплоотдачи от удельной поверхностной мощности нагревателей при кипении воды в большом объеме

-Г.Кружилин -Т.Хоблер

-С.Кутателадзе -У.Розенау

-Эксперимент -В.Боришанский

насыщения не должна превышать 16°С.

Обоснованы и предложены способы интенсификации теплообмена в режиме кипения воды. Покрытие активной поверхности нагревательных элементов (ТЭНов) методом напыления пористым слоем металла, например, меди позволяете 1,3,...1,5 раза повысить удельную электрическую и тепловую нагрузку на нагревательные элементы (заявка на изобретение № 2000118110 /06 приоритет от 11.07.2000г).

Для ряда технологических процессов сельскохозяйственного производства требуется перегретый пар с температурой до 120°С. Потенциальная энергия перегретого пара выше, чем у насыщенного при том же давлении. При транспортировке по паропроводу перегретый пар, в отличие от насыщенного, не конденсируется даже при некотором снижении его температуры. Перегрев пара происходит в третьем рабочем органе пароводонагреватель-

ной установки - электропароперегревателе. Мощность электрического пароперегревателя рассчитана по выражению:

(10)

3600 77

где г и /"-энтальпия перегретого и насыщенного пара, кДж/кг и составила около 700 Вт.

Разработанная модель конвективной теплопередачи от электронагревателя к водяному пару дает возмозкность получить зависимости температуры пара и оболочки нагревателя от времени нагрева, а также ряд зависимостей, влияющих на работу электронагревателя.

Система уравнений теплового баланса, описывающих изменение температуры нагревателя и температуры теплоносителя (водяного пара) для элемента <Их аппарата имеет вид:

дт Ь

са-Сп-Ап=~Цн-1пУ<Ь,0йх<.Ь (12)

где сн,сп - удельные теплоемкости нагревателя и пара в аппарате, Дж/кг-К;

- площадь сечения нагревателя, м2; Р — поверхность теплообмена, м2; рн,- плотность материала нагревателя, кг/м3; ц - тепловой поток на единицу длины нагревателя, Вт/м; а - коэффициент теплоотдачи от нагревателя к пару, Вт/м2-К; Г/7,1н~ температура пара и нагревателя, °С; г - время, с; Ь - длина пароперегревателя, м.

При решении уравнения (12) относительно /п/Гн, получено:

-а-Р-Х

= 1 - 0,62 • ес" '°п , (13)

'я

Коэффициент теплоотдачи а для пароперегревателя в соответствии с выбранной конструкцией аппарата определялся по формуле:

а - Ми ■ а ■ Л'Оэш, (14)

где Я- коэффициент теплопроводности пара, Вт/м°С; йжв - эквивалентный диаметр поперечного сечения канала, м; Ш - критерий Нуссельта; в - поправочный коэффициент.

Подставив известные значения параметров в выражение (13) для рассматриваемого типа пароперегревателя, выполненного на базе ТЭНа мощностью 800 Вт: Р = 0,0662 м2, с„=2177 Дж/кг-К, /, = 0,43м, Оп=45 кг/ч, а = 40 Вт/м2-К, получено уравнение следующего вида:

= 1-0,62 (15)

Совместное решение уравнений (11) и (13) дает:

/я =289-185-еГ2'5 10 З'г (16)

Таким образом установленная аналитическая зависимость температуры поверхности нагревательного элемента /я пароперегревателя от времени нагрева г, позволяет определить условия работы электронагревателя и осуществить правильный выбор его рабочих параметров.

Для полноты и точности теплового расчета проведена оценка радиационной составляющей теплового потока от нагревательных элементов, которая составила около 12... 15% от полезного суммарного теплового потока. Суммарный тепловой поток Оз, идущий на нагрев водяного пара в электрическом пароперегревателе при подведенной мощности Рз=800 Вт с учетом всех конвективных и радиационной составляющих равен около 440 Вт.

С целью повышения коэффициента полезного действия и снижения затрат электроэнергии на процесс перегрева пара предложена усовершенствованная модель электрического пароперегревателя, в основе работы которого положен механизм многозаходного поперечного обтекания паром оребрен-ного нагревательного элемента. Вследствие изменения конструкции электрического пароперег ревателя удалось снизить потери в окружающую среду на 60%, повысить КПД аппарата с 55 до 75%, снизить мощность нагревателя с 800 до 600 Вт, уменьшить массогабаритные показатели.

Разработаны алгоритм и программа для персонального компьютера, позволяющие проводить расчет тепловых потерь и толщины теплоизоляции при различной пространственной ориентации рабочих органов установки, необходимых для определения КПД каждого аппарата и составления уравнений теплового баланса.

В результате проведенных исследований отдельных рабочих органов элекгропароводонагревательной установки обоснованы, определены и уточнены ее энергетические, теплотехнические и конструктивные параметры. По расчетам для электропароводонагревателя с общей мощностью 36 кВт мощность предварительного нагревателя воды составила 4800 Вт, пароводона-гревателя - 30 кВт, пароперегревателя - 800 (600) Вт, КПД электропароводонагревателя составил 97 %. Разработана и апробирована на примере установки мощностью 36 кВт методика расчета электропароводонагревателей элементного типа ,для установленного типоразмерного ряда с мощностями 25, 36, 45, 70 и 100 кВт

В четвертой главе по результатам проведенных исследований, теоретических и праюических проработок разработаны технологическая и конструктивная схемы (рис.6) элекгропароводонагревательной установки, защищенные патентом РФ №2147101.

Разработанная электрическая схема установки обеспечивает быстрый переход с парового режима на водяной и обратно, а также надежность и безопасность работы в автоматическом режиме.

Рис.6, Комвинированная электррпароводонагревательная установка

1-клапан электромагнитными 2-предварительныи нагреватель водьи З-пароводонагреватель] 4 - теплоизоляция] 5 -сепаратор] б - электроыка<ч 7 - манометр электроконтактныи) 8 -клапан предохранительные^ 9 - пароперегреватель] 10 -указатель температурьи 11-12 -датчики уровня воды; 13 - аварийный датчик уровня водьи 14 - датчик терморегуляторе^ •15 - блок электронагревателей.

Для работы электропароводонагревателя (ЭПВ) в автоматическом режиме, при нагреве воды и ее запасе в аккумуляционной емкости разработана структурная схема и представлены графики, иллюстрирующие ее работу на примере молочной фермы на 200 голов (рис.7).

На созданном экспериментальном образце электропароводонагрева-тельной установки мощностью 36 кВт проведены исследования с целью

Система регулирования уровня воды в емкости . (САУМ2)

пар

Суточное реле времени (РВМ, УТ-23)

Электрошкаф

управления

ЭПВ

ЭПВ -1

Аккумуляционная емкость

10 12 14 Время суток

Рис.7. Структурная схема работы ЭПВ с аккумуляционной емкостью в автоматическом режиме нагрева воды

определения его основных технических и эксплуатационных характеристик и их сравнения с расчетными показателями. Проведены испытания на взаимодействие основных рабочих органов, входящих в установку в соответствие с

разработанными функциональной схемой и циклограммой работы электро-пароводонагревателя. Сравнительная оценка экспериментальных показателей свидетельствует о высокой степени их соответствия расчетным данным. Созданный образец полностью удовлетворяет заданным параметрам, требованиям и режимам работы.

С использованием математического метода планирования эксперимента получены эмпирические формулы, устанавливающие связь производительности установки по воде с температурой холодной и горячей воды:

Св=769+25, б •/* - 5,4-¡г - 0,22 Мг, (17)

а также зависимость температуры пара у потребителя от толщины теплоизоляции и длины паропровода при начальной температуре пара 120°С: Ш=120+0,02-&а -2,3-Ь+0,015-5из-Ь, (18)

Эти показатели имеют большое практическое значение для правильной эксплуатации электропароводонагревательной установки.

В пятой главе показана практическая реализация результатов исследования, внедрение и технико-экономическое обоснование электропароводонагревательной установки.

На Подольской машиноиспытательной станции проведены государственные приемочные испытания электропароводонагревателя конструкции ВИЭСХ и производства Шатурского РТП. На основании проведенных испытаний Подольская МИС рекомендовала поставить его на производство (Протокол № 09-20-96).

В ряд хозяйств, главным образом на молочных фермах, молокозаводах, линиях по переработке сельскохозяйственной продукции, работают образцы электропароводонагревательных установок. Свое функциональное назначение установки выполняют в соответствии с заданными технологическими параметрами. Существенных замечаний по их работе не поступило. В ряде случаев на них получены положительные отзывы. На электропароводонагре-ватель разработана конструкторская документация. Технические условия утверждены Минсельхозом России и зарегистрированы в Госстандарте (ТУ 44744-001-00496219-96).

На ПК "Шатурское РТП Сельхозснаб" освоено серийное производство электропароводонагревателя ЭПВ-30 и осуществляется его выпуск для сельскохозяйственных предприятий.

Разработаны и утверждены Минсельхозом России исходные требования на типоразмерный ряд электропароводонагревателей с мощностями 25, 36,45, 70 и 100 кВт.

Оценка экономической эффективности электропароводонагревательной установки показала, что годовой экономический эффект составляет около 16700 руб., годовой прирост прибыли 12800 руб, рентабельность производства после внедрения новой техники - 0,49 при сравнении новой установки с комплектом оборудования, включающим в себя парогенератор ПЭ-30-01 и водонагреватель ВЭП-30 на молочной ферме на 200 голов.

ВЫВОДЫ:

1. Анализ технологий и суточных графиков потребления пара и горячей воды на типовых животноводческих фермах и других предприятиях показал целесообразность использования комбинированной установки элементного типа для производства пара и горячей воды в одном устройстве - элекгропа-роводонагревателе.

2. Разработанные алгоритм и программа расчета позволяют выбирать оптимальный технологический режим работы электропароводонагреватель-ной установки для различного типа потребителей.

3. Разработана функциональная схема и циклограмма работы экспериментальной установки мощностью 36 кВт, наиболее востребованной по производительности. Обоснован состав ее рабочих органов, включающий предварительный нагреватель воды для ее нагрева до 90°С, собственно пароводо-нагреватель и пароперегреватель для перегрева пара до 120°С. Установлен типоразмерный ряд подобных установок мощностью 25, 36, 45, 70 и 100 кВт.

4. Разработанные физические модели процессов теплообмена и их математические описания, характеризующие динамику и статику этих процессов для каждого рабочего органа установки, позволяют оценить эффективность теплообмена, определить электрические и конструктивные параметры электронагревателей.

5. Разработаны алгоритм и программа для персонального компьютера, которые даюг возможность проводить тепловой расчет при различной пространственной ориентации рабочих органов установки. Предложены способы интенсификации теплообмена в электропароводонагревательной установке, реализация которых позволяет снизить энергозатраты и массогабаритные показатели, повысить КПД (до 98%), в 1,3-1,5 раза увеличить удельную электрическую и тепловую нагрузку на нагревательные элементы (Заявка на изобретение № 2000118110/06 приоритет от 11.07.2000г).

6. В результате исследований получены аналитические зависимости для расчета: - коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении воды, как функции удельной поверхностной мощности электронагревателей, значение которой рекомендуется выбирать в диапазоне 11... 14 Вт/см2; - производительности установки по воде от температур холодной и горячей воды; - температуры пара в месте потребления от толщины теплоизоляции и длины паропровода.

7. Разработанная и апробированная методика расчета элеюропароводо-нагревателей элементного типа позволяет проводить расчет и проектировать установки для выбранного типоразмера.

8. Разработанная электрическая схема установки обеспечивает быстрый переход с режима парообразования на нагрев воды и обратно, а также надежность и безопасность работы в автоматическом режиме.

9. Разработанный и созданный экспериментальный образец электропаро-водонагревательной установки мощностью 36 кВт содержит три рабочих органа: предварительный нагреватель воды мощностью 4,8 кВт, пароводонагре-ватель мощностью 30 кВт и пароперегреватель мощностью до 0,8 кВт (Патент на изобретение №.2147101). Технико-экономическое обоснование и испытания подтвердили работоспособность и эффективность разработанного образца.

10. По результатам научно-исследовательской работы проведены государственные испытания и освоено серийное производство комбинированной электропароводонагревательной установки (ЭПВ). Разработаны и утверждены Минсельхозом России исходные требования на типоразмерный ряд электрических пароводонагревателей элементного типа мощностью 25, 36, 45, 70 и 100 кВт,

11 .Результаты оценки экономической эффективности электропароводонагревательной установки показали, что годовой экономический эффект составляет 16700 руб, годовой прирост прибыли 12800 руб, рентабельность производства после внедрения новой техники - 0,49.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А., Минчин Ю.В. Элекгропароводо-нагреватель ЭПВ-30 // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1997, №10,- с.17... 18.

2. Тихомиров Д.А. Электропароводонагреватель ЭПВ-30 как энергосберегающая установка для сельскохозяйственного производства // Энергосбережение в сельском хозяйстве / Тезисы докладов международной научно-технической конференции. - М.: ВИЭСХ, 1998,- с. 192... 1.93.

3. Тихомиров Д.А. Пар и горячая вода - вместе // Сельский механизатор, 1999, № 10-с.34.,.35.

4. Тихомиров Д.А. Энергосберегающая универсальная установка для получения пара и горячей воды в сельскохозяйственном производстве // Современные энергосберегающие технологии и оборудование: Сб. материалов научно-методической конференции. - М.: МГАУ, 1999.- с. 31.. .32.

5. Патент № 2147101 РФ, МКИ Р 22 В 1/28. Электропароводонагреватель / Д.А.Тихомиров, В.Н.Расстригин, С.А.Растймешин,- №99111216/06; Заявлено 26.05.99; Опубл. 27.03.2000; Бюл. №9.

6. Тихомиров Д.А. Обоснование энергетических параметров электро-пароводонагревателей// Техника в сельском хозяйстве, 2000, № 5.- с.25... 28.

7. Лебедев Д,П., Расстригин В.Н.,Тихомиров Д.А. Теплообмен в электрических пароводонагревателях // Промышленная теплотехника, 2000, № 4, т.22. г.Киев.-с.34...39. .

8. Тихомиров Д.А. Выбор оптимального режима работы электропаро-

водонагревательной установки на животноводческих фермах // Энергосбережение в сельском хозяйстве / Труды 2-й международной научно-технической конференции,-М.:- ВИЭСХ, 2000. - с.183.,.187.

9. Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А. Расчет энергетических и теплотехнических параметров электропароводонагревателей // Техника в сельском хозяйстве, 2000, № 5 - с.45.,.46.

10. Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А. Основные положения методики расчета электропароводонагревательных установок // Энергосбережение в сельском хозяйстве / Труды 2-й международной научно-технической конфе-ренции.-М.:- ВИЭСХ, 2000. - с. 187... 196.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Анализ технологических процессов и технических средств по получению и использованию пара и горячей воды в сельскохозяйственном производстве.

1.1. Применение пара и горячей воды на животноводческих фермах.

1.2. Технологические процессы, использующие пар и горячую воду в кормоприготовлении.

1.3. Использование пара и горячей воды в линиях по переработке сельскохозяйственной продукции.

1.4. Технические средства для получения пара и горячей воды в сельскохозяйственном производстве.

1.5. Анализ исследований и предпосылки разработки электропа-роводонагревательной установки косвенного нагрева.зо

1.6. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. Анализ процессов потребления пара и горячей воды на типовых объектах сельскохозяйственного производства и исследование режимов работы электропароводонагрева-тельных установок.

2.1. Исследование основных закономерностей и графиков потребления пара и горячей воды на объектах сельскохозяйственного производства.

2.2. Обоснование параметров, исследование и оптимизация режимов работы электропароводонагревательной установки. Технологические схемы.

2.3. Алгоритм и программа расчета по выбору оптимального режима работы электропароводонагревательной установки.

2.4 Выбор типоразмерного ряда электропароводонагревательных установок.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. Исследование процессов теплообмена, обоснование энергетических, теплотехнических и конструктивных параметров комбинированных электропароводонагревательных установок.

3.1. Обоснование функциональной схемы, ее отдельных элементов и циклограммы работы электропароводонагревательной установки.

3.2. Физические модели теплообмена в электропароводонагревательной установке и их математическое описание.

3.3. Расчет тепловых потерь, КПД и тепловой изоляции рабочих органов электропароводонагревательной установки.

3.4. Методика расчета электропароводонагревателя элементного типа.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. Разработка и экспериментальные исследования действующего образца электропароводонагревательной установки.

4.1. Разработка конструктивно-технологической схемы установки.

4.2. Разработка требований к электрической схеме управления электропароводонагревательной установкой и ее техническая реализация.

4.3. Экспериментальные исследования электропароводонагревательной установки мощностью 3 6 кВт.

4.4. Сравнение экспериментально установленных режимов и параметров работы установки с расчетными показателями.

4.5. Расчет основных параметров и длины паропровода, подводящего пар к потребителю.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 5. Практическая реализация результатов исследования.

5.1. Результаты исследований электропароводонагревательной установки в производственных условиях.

5.2. Технико-экономические показатели электропароводонагревательной установки мощностью 36 кВт.

5.3. Технические предпосылки и дальнейшее направление научных исследований по усовершенствованию электропароводонагре-вательных установок.

ВЫВОДЫ.

В настоящее время доказана высокая эффективность применения электрической энергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства. Потребление электроэнергии на тепловые цели в сельском хозяйстве составляет около 25 млрд. кВт-ч, в том числе 16 млрд. кВт-ч в производстве. С учетом роста средних и малых ферм, индивидуальных хозяйств, повышения уровня комфортности на селе, коттеджного и дачного строительства структура систем энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей значительно изменится в сторону еще более широкого применения в них электроэнергии в том числе и в тепловых процессах.

При решении задач эффективного энергообеспечения и в частности таких энергоемких процессов, как получение пара и горячей воды, наиболее перспективным является создание новых энергоэкономных электрифицированных установок универсального типа.

Проведенный анализ технологий показал, что пар и горячая вода находят широкое применение в разнообразных процессах первичной обработки молока, промывки и дезинфекции молочного и другого оборудования, кормопри-готовлении, санитарно-технической обработки помещений на животноводческих фермах, а также в линиях и цехах по переработке сельскохозяйственной продукции. Это подтверждено нормами технологического проектирования. Для большинства таких процессов альтернативы использования пара и горячей воды пока не существует. В настоящее время для этих целей в основном используются децентрализованные огневые установки большой мощности с котлами низкого давления, работающие на твердом и жидком топливе. Однако применение таких установок малоэффективно и экономически нецелесообразно особенно на небольших животноводческих фермах. Огневые установки малой мощности для сельскохозяйственного производства практически отсутствуют. Широкое использование установок, работающих на природном газе, ограничено ввиду достаточно низкого уровня газификации сельскохозяйственных производственных объектов.

Для получения пара и горячей воды в животноводстве наряду с огневыми установками применяются электрические парогенераторы электродного типа и водонагреватели. Широкому внедрению электрических установок в производственные процессы сельского хозяйства способствуют такие их качества, как постоянная готовность к работе, быстрый выход на номинальный режим (10-15 мин.), мобильность и низкие массогабаритные показатели, возможность производства пара и горячей воды в непосредственной близости от их потребления, возможность полной автоматизации процессов выработки теплоносителя, высокий КПД, надежность, улучшение гигиенических условий труда обслуживающего персонала, экологическая чистота. Электроэнергия по эффективности использования для производство пара и горячей воды конкурентоспособна и даже превосходит другие виды энергоносителей, особенно при использовании децентрализованных установок относительно небольшой мощности.

Однако, в отличие от электроводонагревателей, электрические парогенераторы пока еще не нашли такого широкого применения в силу того, что серийно производимые аппараты электродного типа имеют ряд принципиальных недостатков, связанных со спецификой принципа их действия, основанного на прямом прохождении электрического тока через воду и ее нагрева. Развиваемая мощность таких аппаратов зависит от удельного сопротивления воды, которое меняется в широких пределах.

Проведенный в настоящей работе анализ суточных графиков потребления пара и горячей воды на типовых животноводческих молочных фермах и свинарниках показал возможность и целесообразность применения комбинированной электроустановки, позволяющей получать пар и горячую воду в одном устройстве (электропароводонагревателе). Это позволяет снизить энергозатраты, металлоемкость и капитальные вложения, повысить коэффициент загрузки нового оборудования по сравнению с раздельными установками получения пара и горячей воды. Такое комбинированное электротепловое оборудование для нужд сельского хозяйства серийно не выпускается. Достижение и реализация этих показателей в разрабатываемой электро-пароводонагревательной установке является решением актуальной задачи, связанной с проблемой энергоресурсосбережения.

Проведенный анализ показал, что наиболее эффективным является применение децентрализованных электрических установок элементного типа, вырабатывающих пар и горячую воду в одном устройстве, мощностью до 100 кВт. Единая методика но расчету электрических, теплотехнических и конструктивных параметров такой комбинированной электропароводонагре-вательной установки элементного типа, позволяющая оптимизировать технологические режимы ее работы для различного типа сельскохозяйственных потребителей, отсутствует, что затрудняет проектирование и разработку агрегатов подобного рода.

Научно-методическими основами для проведенных исследований и разработки комбинированной элекгропароводонагревагельной установки явились научные труды: Л.А.Баранова, И.Ф.Бородина, И.А.Будзко, В.С.Горбачева, М.Д.Гришина, И.И.Дацкова, А.В.Демина, П.Н.Евсеева, А.М.Зайцева, Н.Б.Кагана, А.П.Казимира, Н.С.Канакина, В.Г.Кауфмана, С.П.Корсака, С.И.Кострубы, И.Ф.Кудрявцева, Д.П.Лебедева, П.Н.Листова, А.К.Лямцова, А.М.Мусина, Л.Г.Пршцепа, М.Г.Пронько, В.Н.Расстригина, С.А.Растимешина, С.П.Рудобашты, В.И.Смирнова, Д.С.Стребкова, H.H.Сырых, Г.Д.Яневского, и многих других ученых.

Актуальность направления работы подтверждена тем, что разработка электропароводонагревательных установок и исходных требований на них проводилась в соответствии с заданиями Федеральной целевой программы "Машиностроение для АПК России" на 1994-1998гг., Федеральной целевой программы стабилизации и развития инженерно-технической сферы АПК России на 2000-2006 годы (Техника для продовольствия России), тематического плана НИР ВИЭСХ в рамках фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии на 1994-2000гг., включена в Федеральный регистр технологий производства продукции животноводства (Ж-АТ-03. Технологический отраслевой адаптер "Теплоснабжение животноводческих и птицеводческих предприятий").

В результате проведенных экспериментально-теоретических исследований разработана электропароводонагревательная установка мощностью 36 кВт элементного типа для раздельного получения пара и горячей воды в одном устройстве, способствующая повышению использования энергетических и материальных ресурсов. Разработаны и утверждены Минсельхозом России исходные требования на типоразмерный ряд подобных установок мощностью 25,36,45,70 и 100 кВт.

Научная новизна работы заключается в следующем.

- обоснованы и разработаны функционально-технологическая и конструктивная схемы электропароводонагревательной установки, новизна которых защищена патентом РФ №2147101;

- разработаны методика, алгоритм и компьютерная программа по выбору оптимальных технологических режимов работы электропароводонагревательной установки для различного типа потребителей;

- разработаны физические модели процессов теплообмена для каждого рабочего органа установки и даны их математические описания (математические модели) с целью определения и повышения эффективности теплообмена, условий работы и выбора электрических и конструктивных параметров электронагревателей;

- разработана и апробирована методика расчета энергетических, теплотехнических и конструктивных параметров электропароводонагрева-телей элементного типа;

- обоснованы предложения по интенсификации процессов теплообмена в электропароводонагревательной установке, реализация которых позволяет снизить энергозатраты, массогабаритные показатели, повысить КПД установки до 98%, в 1,3. 1,5 раза увеличить удельную электрическую и тепловую нагрузку на нагревательные элементы (заявка на изобретение № 2000118110/06 приоритет от 11.07.2000г).

На защиту выносятся:

- целесообразность и эффективность использования комбинированной электропароводонагревательной установки для производства пара и горячей воды в одном агрегате для сельскохозяйственного производства;

- функционально-технологическая схема электрической пароводонагре-вагельной установки, состоящая из предварительного нагревателя воды, пароводонагревателя и пароперегревателя;

- методика выбора оптимального режима работы электропаровдо-нагревательной установки по выработке пара и нагреву воды для различных типов потребителей с использованием современных средств ЭВМ;

- основные положения методики расчета и обоснования энергетических, теплотехнических и конструктивных параметров электропароводонагревателя и его рабочих органов;

- физические модели процессов теплообмена и их математическое описание, а также аналитическая зависимость коэффициента теплоотдачи от удельной поверхностной мощности электронагревателя при кипении воды;

Лабораторные, заводские, хозяйственные испытания подтвердили основные результаты проведенных и представленных в настоящей работе исследований. Электропароводонагревательная установка (ЭПВ) разработки ВИЭСХ успешно прошла Государственные приемочные испытания на Подольской МИС (Протокол №09-20-96) и рекомендована к производству. ПК "Шатурское РТП Сельхозснаб" освоил серийное производство электропаро-водонагревателей ЭПВ-30 и выпускает их для нужд сельскохозяйственного производства.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. Анализ технологий и суточных графиков потребления пара и горячей воды на типовых животноводческих фермах и других предприятиях показал целесообразность использования комбинированной установки элементного типа для производства пара и горячей воды в одном устройстве - электропаро-водонагревателе.

2. Разработанные алгоритм и программа расчета позволяют выбирать оптимальный технологический режим работы электропароводонагревательной установки для различного типа потребителей.

3. Разработана функциональная схема и циклограмма работы экспериментальной установки мощностью 36 кВт, наиболее востребованной по производительности. Обоснован состав ее рабочих органов, включающий предварительный нагреватель воды для ее нагрева до 90°С, собственно пароводонагре-ватель и пароперегреватель для перегрева пара до 120°С. Установлен типораз-мерный ряд подобных установок мощностью 25, 36, 45, 70 и 100 кВт.

4. Разработанные физические модели процессов теплообмена и их математические описания, характеризующие динамику и статику этих процессов для каждого рабочего органа установки, позволяют оценить эффективность теплообмена, определить электрические и конструктивные параметры электронагревателей.

5. Разработаны алгоритм и программа для персонального компьютера, которые дают возможность проводить тепловой расчет при различной пространственной ориентации рабочих органов установки. Предложены способы интенсификации теплообмена в электропароводонагревательной установке, реализация которых позволяет снизить энергозатраты и массогабаритные показатели, повысить КПД (до 98%), в 1,3-1,5 раза увеличить удельную электрическую и тепловую нагрузку на нагревательные элементы (Заявка на изобретение № 2000118110/06 приоритет от 11,07.2000г).

6. В результате исследований получены аналитические зависимости для расчета: - коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении воды, как функции удельной поверхностной мощности электронагрева гелей, значение которой рекомендуется выбирать в диапазоне 11. 14 Вт/см ; - производительности установки по воде от температур холодной и горячей воды; - температуры пара в месте потребления от толщины теплоизоляции и длины паропровода.

163

7. Разработанная и апробированная методика расчета электропароводона-гревателей элементного типа позволяет проводить расчет и проектировать установки для выбранного типоразмера.

8. Разработанная электрическая схема установки обеспечивает быстрый переход с режима парообразования на нагрев воды и обратно, а также надежность и безопасность работы в автоматическом режиме.

9. Разработанный и созданный экспериментальный образец электропаро-водонагревательной установки мощностью 36 кВт, содержит три рабочих органа: предварительный нагреватель воды мощностью 4,8 кВт, пароводонагре-ватель мощностью 30 кВт и пароперегреватель мощностью до 0,8 кВт (Патент на изобретение № 2147101). Технико-экономическое обоснование и испытания подтвердили работоспособность и эффективность разработанного образца.

10. По результатам научно-исследовательской работы проведены государственные испытания и освоено серийное производство комбинированной электропароводонагревательной установки (ЭПВ). Разработаны и утверждены Минсельхозом России исходные требования на типоразмерный ряд электрических пароводонагревателей элементного типа мощностью 25, 36, 45, 70 и 100 кВт,

11. Результаты оценки экономической эффективности электропароводонагревательной установки показали, что годовой экономический эффект составляет 16700 руб, годовой прирост прибыли 12800 руб, рентабельность производства после внедрения новой техники - 0,49.

164

1. Автоматическое управление электротермическими установками/ А.МКручи-нин, К.М.Махмудов, Ю.М.Миронов и др.; Под ред. А.Д.Свенчанского,- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 416 с.

2. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника.- М.: Высш. школа, 1980.- 552 с.

3. Альбом проектных решений семейных ферм различного назначения,- М.: Гипронисельхоз, 1990,- 136 с.

4. Андреева H.H., Расстригин В.Н., Трунов С.С. Выбор рациональных графиков электрических нагрузок и оптимального соотношения установок прямого и аккумуляционного нагрева // Электроснабжение потребителей сельского хозяйства.-М.: ВИЭСХ, 1998.-е. 79.85.

5. Ашмарин И.П., Васильев H.H., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов,- Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1971,- 77 с.

6. Баранов Л.А. Электронагрев в животноводстве и растениеводстве,- Алма-Ата: Кайнар, 1984.- 112 с.

7. Баранов Л.А., Крашенинников О.Ю. Передвижной пароводонагреватель для животноводства// Техника в сельском хозяйстве, 1991, №4, с.37.,.38.

8. Барков В.И. Исследование и разработка установки для горячего водоснабжения и отопления на животноводческих комплексах КРС: Автореф. дис. канд. техн. наук,- Челябинск, 1983, 18 с.

9. Бородачев A.C., Каган Н.Б., Яневский Г.Д. Электротермия в сельскохозяйственном производстве // Электротехника, 1980, №9, с. 19.21.

10. Вайсбейн М.К. Уход за паровыми котлами,- С.-Петербург, 1907.-222 с.

11. Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. 2-е изд. доп. М.: Колос, 1967.-159 с.

12. Волченков Н.Г. Учимся программировать: Visual Basic 5,- М.: Диалог- МИФИ, 1998,- 368 с.

13. Гутман М.Б., Кауфман В.Г., Яневский Г.Д. Электродный паровой котел мощностью 100 кВт//Электротехника, 1980, №9, с. 25.27.

14. Дацков И.И., Мазанов С.С. Электрические нагревательные устройства. М.: Россельхозиздат, 1973.-96 с.

15. Дехнич И.I I. Потребление электрической энергии на молочных комплексах с электрифицированными тепловыми процессами. НТБ ВИЭСХ,- М.: ВИЭСХ, 1979, вып.2(38), с. 3.5.

16. Дьяконов В.П. Математическая система MAPLE VR3/R4/R5.- М.: Солон, 1998.-399 с.

17. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 7.0 PRO: Универсальная система математических расчетов,- М.: СКПресс, 1998,- 352 с.

18. Евсеев П.Н. Разработка и исследование элементов устройства электродных котлов сельскохозяйственного назначения: Автореф. дис. канд. техн. наук.-М., 1973,-23 с.

19. Жабо В.В., Уваров В.В. Гидравлика и насосы.- М.: Энергия, 1976.- 280 с.

20. Зайцев A.M., Расстригин В.Н. Электронагрев на фермах. М.: Росагро-промиздат, 1989. - 63 с.

21. Захаров A.A. Применение тепла в сельском хозяйстве,- М.: Колос, 1974.255 с.

22. Зуев В.П., Шкрабак B.C. Применение тепла в сельском хозяйстве.- JL: Колос, 1976.-232 с.

23. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.- М.: Машиностроение, 1975.-559 с.

24. Ильин И.Н., Гурлайс Д.П., Гришин В.А. Влияние кипения жидкостей на динамические процессы в поверхности нагрева В кн.: Теплообмен и гидрогазодинамика при кипении и конденсации. Под ред. С.С.Кутателадзе. -Новосибирск, 1979. 426 с.

25. Интенсификация теплообмена при кипении криогенных жидкостей / В.К. Орлов, В.Е.Позняк, В.Н.Савельев, Г.П. Кузьменко. В кн.: Теплообмен и гидрогазодинамика при кипении и конденсации. Под ред. С. С. Кутателадзе. -Новосибирск, 1979. - 426 с.

26. Исаченко В.П., ОсиповаВ.А., Сукомел A.C. Теплопередача.- 3-е изд-е, пере-раб и доп.- М.: Энергия, 1975,- 488 с.

27. Казимир А.П. Методы и технические средства повышения эффективности эксплуатации и обеспечения электробезопасности сельских электроустановок: Автореф. дис. докт. техн. наук. С.-Петербург, 1993. - 44 с.

28. Казимир А.П., Керпелева И.Е. Эксплуатация электротермических установок в сельскохозяйственном производстве,- М.: Россельхозиздат, 1984,- 208 с.

29. Каталог фирмы "Viessmann Werke KG " Германия 1999,- 32 с.

30. Кауфман В.Г., Яневский Г.Д. Разработка новой концепции и исследования водного режима электродных водонагревателей для сельского хозяйства // Исследования в области промышленного нагрева (Труды ВНИИЭТО), вып. 8, М.: Энергия, 1976, с. 23.26.

31. Квиникадзе Г.А. Методы электротермической обработки воды для повышения надежности котельного оборудования на животноводческих фермах: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1995. - 22 с.

32. Киселев H.A. Котельные установки,- 2-е изд., перераб. и доп.- М'.: Высш. школа, 1979,- 270 с.

33. Клейменов В.Н. Экспериментальные исследования процесса термодинамической переработки зерновых кормов методом экструдирования. НТБ ВИЭСХ.- М: ВИЭСХ, вып.3(44), 1981 с. 24.26.

34. Ковалев Ю.Н. Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов: Справочник,- М.: Россельхозиздат, 1987,- 367 с.

35. Ковалев Ю.Н. Установки для пастеризации молока,- М.: Россельхозиздат, 1981.-80 с.

36. Коваленко JI.M., Глушаков А.Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи.-М.: Энергоатомиздат, 1986.-240 с.

37. Корольков В.Н., Степанов В.А., Тумин И.Г1. Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в тепловых процессах: Обзорная информ./ Госагропром СССР. М.: АгроНИИТЭИИТО, 1988. - 28 с.

38. Коструба С.И. Электробезопасность на фермах,- М.: Росагропромиздат, 1990.-72 с.

39. Котел электродный водогрейный типа КЭВ. Проспект. Изготовитель Октябрьский з-д автоматизированного оборудования и приборов. Башкортостан, 1999.

40. Котлы электродные, шкафы и панели управления электрокотлами. Каталог ОАО "ЗСТЭМИ 2", 1998. 3 с.

41. Кошкин В.К., Калинин Э.К. Теплообменные аппараты и теплоносители. Под общ. ред. В.К.Кошкина.- М.: Машиностроение , 1971.

42. Краснокутский Ю.В. Механизация первичной обработки молока. М.: Агропромиздат, 1988,- 335 с.

43. Крашенинников О.Ю. Передвижной пароводонагреватель с регулированием режима работы электродного котла: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Челябинск, 1989.- 22 с.

44. Кугенев П.В. Обработка молока и уход за молочным оборудованием.-М.:Росельхозиздат, 1987.-96 с.

45. Кузма-Кичта Ю.А. Методы интенсификации теплообмена,- М.: МЭИ, 1994. 75 с.

46. Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов.- М.: Агропромиздат, 1987,- 303 с.

47. Кукта Г.М. Технология переработки и приготовления кормов,- М.: Колос, 1978.-240 с.

48. Кулаковский И.В., Кирпичников Ф.С., Резник Е.И. Машины и оборудование для приготовления кормов. Справочник,- М.: Росагропромиздат, 1987 ч.1,-284 с.

49. Кутателадзе С.С. Теплопередача при конденсации и кипении.- М.-Л.: Маш-гиз, 1952.-232 с,

50. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче,- M.-JL: Энергия, 1970,-414 с.

51. Лебедев Д.П., Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А. Теплообмен в электрических пароводонагревателях // Промышленная теплотехника, 2000, № 4, Т.22. г.Киев.-С.34.39.

52. Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. М.: Энергия, 1972 .-320 с.

53. Линьков Ф.С., Жуков М.Л. Установка для переработки отходов маслосыр-заводов // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1994, № 7, с.18. 19.

54. Лосянович A.B. Применение электрического пароводонагревателя в сельскохозяйственном производстве. НТБ ВИЭСХ. М.: ВИЭСХ, 1985, вып.3(55), С.25.30.

55. Лосянович A.B. Область применения электрических парогенерирующих установок.- Научные труды ВИЭСХ, т.бО.-М.: ВИЭСХ, 1984, с. 114.119.

56. Макаров B.C. Теплопередача в электротермических установках / Под ред. А.М.Кручинина. М.: МЭИ, 1985,- 92 с.

57. Машины и оборудование для доения и переработки молока,- М.: Ин-формагротех, 1994. 61с.

58. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК. Т.1. Часть 3. Молочная промышленность. Каталог. М.: АгроНИНТЭИИТО, 1990. - 258 с.

59. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин Г1.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. 2-е изд. перераб. и доп.- Л.: Колос, 1980.-168 с.

60. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Часть IL Нормативно-справочный материал. Минсельхозпрод РФ, Депмехэлектро. М., 1998. - 251 с.

61. Методические рекомендации по расчету и применению систем электротеплоснабжения животноводческих ферм и комплексов,- М.: ВИЭСХ, 1982.

62. Механизация приготовления кормов: Справочник/ В.И.Сыроватка, А.В.Демин, А.Х.Джалилов и др. Под общ. ред. В.И.Сыроватка. М.: Агропромиздат, 1985.- 368 с.

63. Миндин Г.Р. Электронагревательные трубчатые элементы. М.: Энергия, 1965,- 112 с.

64. Минчин Ю.В. Выбор оборудования системы электроподогрева воды для поения животных // Комплексная электрификация тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве,-М.: ВИЭСХ, 1984.

65. Минчин Ю.В. Средства электрического подогрева воды для поения животных,- НТБ, вып. 1 (25).- М.: ВИЭСХ, 1975, с. 3.6.

66. Митков В.В. Технология переработки сои // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1993, № 8, с. 15. 17.

67. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи,- М.: Энергия, 1973. -320 с.

68. Низкотемпературный электронагрев/А.П.Альтгаузен, М.Б.Гутман, С.А.Малышев и др.- М.: Энергия, 1978.- 208 с.

69. Новая техника для агропромышленного комплекса. Каталог. М.: Инфо-рмагротех, 1994.

70. Нормы технологического проектирования предприятий КРС НТП 1-99. -Взамен ОНТП 1-89; Минсельхозпрод РФ. - М., 1999.

71. Общесоюзные нормы технологического проектирования свиноводческих предприятий- ОНТП 2 85. Госагропром СССР,- М.,1986.

72. Особенности теплообмена от вибрирующего нагревателя при кипении и конвекции / Е.И.Несис, В.И.Комаров, Л.М.Кульгина и др.- В кн.: Теплообмен и гидрогазодинамика при кипении и конденсации. Под ред. С.С.Кутателадзе. -Новосибирск, 1979. 426 с.

73. Панин В.И. Котельные установки малой и средней мощности. М.: Изд-во литературы по строительству, 1964. 367 с.

74. Пароводонагреватель. Проспект. Изготовитель Бугульминский з-д электротехнического оборудования. Татарстан, 1999.

75. Патент № 2147101 РФ, МКИ F 22 В 1/28. Электропароводонагреватель/ Д.А.Тихомиров, В.Н.Расстригин, С.А.Растимешин,- №99111216/06; Заявлено 26.05.99; Опубл. 27.03.2000; Бюл. №9.

76. Письменный Е.Н. Конструктивные методы повышения теплоаэродина-мической эффективности трубчатых поперечно-оребренных поверхностей теплообмена// Промышленная теплотехника, №2-З.Т.21, 1999.

77. Прейскурант №09-01 -МО-2000/1 "Тарифы на электрическую и тепловую энергию". Приложение № 1 к Протоколу МОЭК №1 от 29.02.2000г. Ввод в действие с 1.03.2000 г.

78. Применение систем и средств электротеплоснабжения в животноводстве/ В.Н.Расстригин, С.А.Растимешин, С.С.Трунов и др. M.: ВНИИТЭИСХ, 1985. 60 с.

79. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве. Под ред. П.Н.Листова.- М: Колос, 1974,- 380 с.

80. Проспект фирмы " Elektromat LOOS". Германия, 1979. - 1 с

81. Проспект фирмы "Santon". Англия, 1978,- 4 с.

82. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. M.: Машиностроение, 1973. - 344 с.

83. Расстригин В.Н. Основы электрификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве.- М.: Агропромиздат, 1988,- 255 с.

84. Расстригин В.П., Быстрицкий Д.Н., Андреева H.H. Использование установок прямого и аккумуляционного электронагрева на фермах // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1978, № 10.

85. Расстригин В.Н., Лосянович A.B., Кауфман В.Г., Божков А.Н. Электрическая пароводогрейная установка элементного типа. НТБ ВИЭСХ. М.: ВИЭСХ, 1986, вып. 1(56), с. 24.28.

86. Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А., Минчин Ю.В. Электропароводонагре-ватель ЭПВ 30.// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1997, № 10, с. 17. 18.

87. Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А. Расчет энергетических и теплотехнических параметров электропароводонагревателей // Техника в сельском хозяйстве, 2000, № 5, с.45.46.

88. Расстригин В.Н., Тихомиров Д.А. Основные положения методики расчета электропароводонагревательных установок // Энергосбережение в сельском хозяйстве/Труды 2-й междунар. науч.-техн. конф-М.:ВИЭСХ, 2000, с.187. 196.

89. Расстригин В.Н., Трунов С.С., Андреева H.H. Энергетические и экономические показатели систем электротеплоснабжения животноводческих ферм,-Научные труды ВИЭСХ, Т.64,- М., 1985.

90. Pero К.Г. Метрологическая обработка результатов технических измерений: Справочное пособие. -К.:Техшка, 1987. -128 с.

91. Резник Е.И. Кормоцехи на фермах,-М.: Россельхозиздаг, 1980.- 181 с.

92. Рекомендации по применению электрических водонагревательных и паровых установок на животноводческих фермах и комплексах,- Тамбов, 1986.-29 с.

93. Розенау У.М. Теплообмен при кипении: Сб. Современные проблемы теплообмена. -М.: Энергия, 1966.

94. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи.Ч. 1,- Изд. 2-е пере-раб. -М.: Энергия. 1975.-384 с.

95. Свенчанский А.Д., Трейзон З.Л., Мнухин.Л.А. Электроснабжение и автоматизация электротермических установок. М.: Энергия, 1980. - 320 с.

96. Сельскохозяйственная техника и оборудование для фермерских хозяйств.Т2. Каталог. М.: Информагротех, 1994. - 219 с.

97. Слушкин П.Н. Разработка и исследование электродного парогенератора с естественной циркуляцией котловой воды: Авгореф. дис.канд. техн. наук. -Челябинск, 1982, 22 с.

98. Смирнов В.И. Тепловые установки животноводческих ферм. М. :Изд-во сельскохозяйственной литературы, 1955.- 150 с.

99. Сосновский А.Г., Столярова И.И. Измерение температур,- .ML: Изд-во стандартов, 1990. 258 с.

100. Справочник по теплоснабжению сельскохозяйственных предприятий / В.В:Жабо, Д.П.Лебедев, В.П.Мороз и др. Под общ. ред. В.В.Уварова. М.: Колос, 1983.-320 с.

101. Сырых H.H. Эксплуатация сельских электроустановок. М.: Агропром-издат, 1986.-255 с.

102. Теория тепломассообмена. Под ред. А.И.Леонтьева. М.: Высш. школа, 1979.-495 с.

103. Теплообмен при кипении в щелях, капиллярно-пористых структурах / Б.А.Афанасьев, В.В.Зродников, А.Л.Коба и др.- В кн.: Теплообмен и гидрогазодинамика при кипении и конденсации. Под ред. С.С.Кутателадзе. -Новосибирск, 1979. 426 с.

104. Теплотехнический справочник: В 2-х т./ Под общ. ред. В.Н.Юренева и П.Д.Лебедева.- 2-е изд. перераб. М.: Энергия, 1976. - Т2. - 896 с.

105. Теплоэнергетическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. Каталог. -М.: Госагропром СССР, 1989. - 61 с.

106. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. ГОСТ 23728-80 ГОСТ 23730-88,- М.: Изд-во стандартов, 1988,- 25 с.

107. Технологические линии и оборудование для приготовления кормов в хозяйствах. Каталог. -М.: Информагротех, 1994.

108. Тихомиров Д.А. Выбор оптимального режима работы электропароводонаг-ревательной установки на животноводческих фермах // Энергосбережение всельском хозяйстве / Труды 2-й междунар. науч.-техн. конф М.:ВИЭСХ, 2000, с. 183. 187.

109. Тихомиров Д. А. Обоснование энергетических прараметров электропарово-донагревателей //Техникав сельском хозяйстве, 2000. № 5, с.25.,.28.

110. Тихомиров Д.А. Пар и горячая вода вместе // Сельский механизатор, 1999, № 10, С.34. 35.

111. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция,- М.: Стройиздат, 1981,- 272 с.

112. Тонг Л. Теплоотдача при кипении и двухфазное течение Пер с англ. Под ред. И.Т.Аладьева. -М.: Мир, 1969. -344 с.

113. Трубчатые электронагреватели: Каталог,- М.: Информэлектро, 1993.- 176 с.

114. Универсальная парогенераторная установка "Гейзер". Проспект,- Изготовитель Экспериментальный з-д КБХА. г.Воронеж.

115. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. М.: Колос, 1994. - 169 с.

116. Хоблер Т. Теплопередача и теплообменники,- ГНТИ Химической литературы, 1961. -820 с.

117. Электрификация сельскохозяйственного производства/ Л.И. Калина, Т.Т. Те, Л.А.Баранов и др. Под ред. Л.И Калины. Алма-ата: Кайнар, 1968,- 327 с.

118. Электронагреватели трубчатые (ТЭН) и блоки электронагревателей трубчатых (БТЭН). М.: АО Стандартэлектро, 1993. - 176 с.

119. Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве/ В.Н.Расстригин, И.И.Дацков, Л.И.Сухарева, В.М.Голубев. М.: Агро-промиздат, 1985. - 304 с.

120. Электрооборудование и автоматика электротермических установок: Справочник / Под ред. А.П.Альтгаузена, М.Б Бершицкого, М.Я.Смелянского, В.М. Эдемского. М.: Энергия, 1978.

121. Электротермическое оборудование: Справочник / Под общ. ред. А.П.Альтгаузена.- 2-е изд. М.: Энергия, 1980.

122. Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства/ Н.Б.Каган, В.Г.Кауфман, М.Г.Пронько, Г.Д.Яневский. М.: Энергия, 1980.-192 с.

123. Электротехнический справочник: В 3-х т. Т.2. Электротехнические изделия и устройства/ Под общ. ред. профессоров МЭИ (гл.ред. И.Н.Орлов) и др.- 7-е изд., испр. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 716 с.

124. Энергосберегающий технологический процесс термохимической обработки соломы / А.Х. Джалилов, М.Е. Селин, Н.М.Васюнина и др. Энергосберегающие сельскохозяйственные тепловые процессы и системы технических средств. М.: ВИЭСХ, 1988.

125. Юдаев Б.Н. Теплопередача. -М.:Высш. школа, 1981. 319 с.

126. Юдаев Б.Н., Федотов Е.И. Теплообмен цилиндра в потоке газа высокой температуры и скорости // Известия вузов, 1966, №11.

127. Якоб М. Вопросы теплопередачи. Пер. с англ. Под ред. В.П.Мотулевича. -М.: Изд-во ин. литературы, 1960, 1960. 517 с.

128. Chien L.H., Webb R.L. Visualization of pool boiling on an enhanced surfaces// Experimental Thermal and Fluid Science. 1998, №6. p.332-341.

129. Heal M., Hansen L., Rickard K. Maple V Realise 5. Programming Guide. Springer.- 1998.284 р.

130. Industrial heating elements electrical heating equipment regulation. ETIREX. Soissons France, 1995. p.35.

131. McGraw I., Bamford F., Rehm T. Marangoni flow: an additional mechanism in boiling heat transfer, Science, 1966,153, № 3740, 1106-1107.

132. Necati Ozisik. Basic heat transfer. International student edition, Tokyo. 1977.-p.572.

133. Schoroeder-Richter D., Bartsch G. Analytical Calculation of the DNB-Superhe-ating by a Postulated Thermo-Mechanical Effect of Nucleate Boiling //Int. Journal of Multiphase Flow. 1994. V.20.1994.P.1143-1167.

134. O'Neil P.,Gottzman G., Terbot J. Novel Heat Exchanger Increases Cascade Cycle Efficiency for Natural Gas Liquefaction.- Advances in Cryogenic Engineering, 1972, v. 17, p.420.

135. Smith J., Van Ness H., Abbot M. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, Fifth Edition, Mcgraw-Hill, New-York, 1996.

136. Stiebel Eltron. House and Heating Techniques. Export Price List PL 19. 1991, p.24.

137. Stiebel Eltron. Electrical Appliances. General Catalogue 1992, p. 28.173

138. Whitaker S. Forsed convection heat transfer correlation for flow in pipes, past flat plates, single cylinders, single spheres and in flow in packed beds and tube budles.- "AICHE Journ.", 1972, vol.18, p. 361.

139. Yildiz S., Bartsch G., Schoroeder-Richter D. Effect of How pattern on critical heat flux at porous coated tubes// The Phisics of Heat Transfer in Boiling and Condensation. May 21-24.1997. Moscow. Russia. P. 357-352.

140. Zander & Ingestrom. Alfa-Laval group // Zeta Elvarme Catalogue. Stockholm, 1984.-p.12.

141. Rem "ПРОГРАММА РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПАРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ НА ОБЪЕКТАХ С.Х. ПРОИЗВОДСТВА" Option Base 1 Dim А(24) As Single Dim В (24) As Single Dim T (24) As Single

142. Dim P, Lgot, PW(24), RW(24), Gw, Gp, Tl, Tn, Tayl, Tayn, Mint, t2, t4, Rl, el, e2, еЗ, e4 As Single

143. Private Sub CommandlClick()

144. А(19) = 1пр\гЬВох("Введите значение расхода пара с 18 до19 ч вечера", "Ввод почасового расхода пара кг\ч")

145. А(20) = 1пр^Вох ("Введите значение расхода пара с 19 до20 ч вечера", "Ввод почасового расхода пара кг\ч") А(21) = 1пр^Вох ("Введите значение расхода пара с 20 до21 ч вечера", "Ввод почасового расхода пара кг\ч")

146. А(22) = 1пр1гЬВох("Введите значение расхода пара с 21 до22 ч вечера", "Ввод почасового расхода пара кг\ч")

147. А(23) = 1пр\гЬВох("Введите значение расхода пара с 22 до23 ч вечера", "Ввод почасового расхода пара кг\ч")

148. А(24) = 1пр\гЬВох("Введите значение расхода пара с 23 до24 ч ночи", "Ввод почасового расхода пара кг\ч")

149. В (1) = 1пр\^Вох("Введите значение потребления воды с 24 до 1 ч ночи", "Ввод почасового потребления горячей воды")

150. В(2) = 1прг^Вох("Введите значение потребления воды с 1 до2 ч ночи", "Ввод почасового потребления горячей воды") В(3) = 1пр\^Вох("Введите значение потребления воды с 2 до3 ч ночи", "Ввод почасового потребления горячей воды")

151. В (4) = 1пр\^Вох ("Введите значение потребления воды с 3 до4 ч ночи", "Ввод почасового потребления горячей воды")

152. В (5) = 1при^Вох("Введите значение потребления воды с 4 до5 ч утра", "Ввод почасового потребления горячей воды")

153. В (6) = 1пр\^Вох("Введите значение потребления воды с 5 до6 ч утра", "Ввод почасового потребления горячей воды")

154. В (7) = 1пр\^Вох("Введите значение потребления воды с 6 до7 ч утра", "Ввод почасового потребления горячей воды")

155. В (8) = 1пр\^Вох ("Введите значение потребления воды с 7 до8 ч утра", "Ввод почасового потребления горячей воды")

156. В (9) = 1пр\^Вох("Введите значение потребления воды с 8 до9 ч утра", "Ввод почасового потребления горячей воды") В(10) = 1пр^Вох("Введите значение потребления воды с 9до 10 ч утра", "Ввод почасового потребления горячей воды")

157. В (11) = 1пр\гЬВох("Введите значение потребления воды с 10 до 11 ч утра", "Ввод почасового потребления горячей воды")

158. В (12) = 1пр\^Вох("Введите значение потребления воды с 11 до 12 ч дня", "Ввод почасового потребления горячей воды")

159. В (13) = 1пр^Вох ("Введите значение потребления воды с 12 до 13 ч дня", "Ввод почасового потребления горячей воды")

160. Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч") ГпртгЬВох("Введите величину тарифа с 1 до 2 ч "Ввод,тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч ") 1пр\^Вох("Введите величину тарифа с 2 до 3 ч

161. Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч") 1пр\^Вох("Введите величину тарифа с 3 до 4 ч

162. Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч") 1при±Вох("Введите величину тарифа с 4 до 5 ч

163. Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч") 1пр\^Вох("Введите величину тарифа с 5 до б ч

164. Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч") 1пр\^Вох("Введите величину тарифа с 6 до 7 ч

165. Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч") 1пр\^Вох("Введите величину тарифа с 7 до 8 ч

166. Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч") 1пр\^Вох("Введите величину тарифа с 8 до 9 ч "Ввод тарифа на электроэнергию коп/кВт*ч")

167. Т(i) = Т(i) / 100 'Перевод в рубли Next i

168. Р = InputBox("Введите мощность установки, кВт", "Вводпараметров установки") End Sub

169. Private Sub Command2Click() j! = 0 i = 1ml: If A(i) * В(i) <> 0 Then j = j + 1i = i + 11. i <= 24 Then GoTo ml1. j = 0 Then Reg.Text = "Возможна работа на протоке"

170. T(i) > Mint Then Tn = T(i) Next i T1 = Mintprl.Text = Tn 'pr3.Text = T1 sum.Text = s suml.Text = ztl.Text = 1.16 * z * 80 / (1000 * P * 0.95 * 0.95) ' Время зарядки

171. Gw = P * 0.95 / (0.00116 * (85 -5)) ' Производительность по воде

172. Gp = (P * 3600 * 0.9) / (4.19 * (100 5) + 2260) '

173. Паропроизводительность Gwater.Text = Gw Gpar.Text = Gp t2 = 01. For i = 1 To 24

174. T(i) = Mint And A(i) = 0 Then t2 = (t2 + l)Rem Часыльготного тарифа, ч Next i1. Reg2.Text = t21. tl t2 > 0 Then t3.Text = tl - t2 Else t3.Text = ORem

175. Время дозарядки, ч If tl >= t2 Then Regl.Text = "Возможен режим частичнойаккумуляции" RW(1) = B(l) ' Почасовой расход воды For i = 2 То 24 RW(i) = RW(i 1) + В(i) Next i

176. Приготовление воды по льготному тарифу

177. Т(1) = Mint And А(1) = 0 Then PW(1) = Gw Else PW(1) = 01. For i = 2 To 24

178. T(i) = Mint And A(i) = 0 Then PW(i) = PW(i 1) + Gw

179. PW (2 4) < z And T(i) <> Mint And A(i) = 0 Then PW(i) =

180. PW(24) + Gw: PW(24) = PW(24) + Gw Next i

181. V2 = PW(1) RW(1) For i = 2 To 24

182. PW(i) RW(i) > V2 Then V2 =-PW(i) - RW(i) ' Емкостьпри ч.аккумуляции (при невозможной полной) Next i1. Reg5.Text = V2

183. Lgot > z Then GoTo m2 Else GoTo m5 m2: t4 = 01. К! = 0

184. Dim PWH(24) As Single 'Приготовление воды прич.аккумуляции (при возможной полной) If RW(1) > 0 And А(1) = 0 Then PWH(l) = Gw Else PWH(1)=0 If RW(1) > 0 And A(1) = 0 And T(l) = Mint Then t4 = t2-l Else t4 = t2

185. Расчет емкости в режиме ч.аккумуляции (при возможной полной) шЗ: For i = 2 То 24

186. RW(i) > 0 And A(i) = 0 Then PWH(i) = PWH(i 1) + Gw +

187. К Else PWH(i) = PWH(i 1) + К If RW(i) > 0 And A(i) = 0 And T(i) = Mint Then t4 = t4-l If PWH(i) >= z Then GoTo m4 Next i1. For i = 2 To 24

188. RW(i) PWH(i) > 0 Then К = К + Gw: GoTo шЗ Next im4: V3 = PWH(l) RW(1) 'Емкость при ч. аккумуляции (привозможной полной) For i = 2 То 24

189. PWH(i) RW(i) > V3 Then V3 = PWH(i) - RW(i) Next i

190. Reg5.Text = V3 m5: End Sub

191. Rem Подпрограмма расчета удельных приведенных затрат (ихпеременная составляющая) Public Sub Econom(el, е2, еЗ, е4, Р, Gw, Tl, Tn, Tayl,

192. Tayn, Zat) Dim Cam, Cto, Cel, С, Kz As Single Cam = el * e.2 * 1000 / (Gw * (Tayl + Tayn) * 365) Cto = el * e3 * 1000 / (Gw * (Tayl + Tayn) * 365) Cel = (P * 1000 * (Tayl * Tl + Tayn * Tn)) / (Gw * (Tayl + Tayn))

193. С = Cam + Cto + Cel 'Себестоимость

194. Kz = el * 1000 / (Gw * (Tayl + Tayn) * 365) 'Кап. затраты

195. Zat = С + e4 * Kz 'Приведенные затраты End Sub

196. Rem Проточный режим Private Sub Command3Click() Tayl =' 0 Tayn = 0

197. Время работы по льготному и нормальному тарифу For i = 1 То 24

198. В(i) о 0 And А(i) = 0 And T(i) = Mint Then Tayl =

199. Tayl + B(i) / Gw If B(i) <> 0 And A(i) = 0 And T(i) <> Mint Then .Tayn1. Tayn + B(i) / Gw Next iel = Ball.Text e2 = Am.Text e3 = Tr.Text e4 = Nor.Text T1 = Mint

200. Call Econom(el, e2, еЗ, e4, P, Gw, Tl, Tn, Tayl, Tayn Zat)1. Zatpr.Text = Zat End Sub1. Rem Полная аккумуляция

201. Private Sub Command4Click()1. Tayl = tle2 = Am.Texte3 = Tr.Texte4 = Nor.Text1. Tayn = 01. Tl = Mintel Bal2.Text

202. Call Econom(el, e2, еЗ, e4, P, Gw, Tl, Tn, Tayl, Tayn Zat)1. Zatpol.Text = Zat End Sub

203. Rem Частичная аккумуляция Private Sub Command5Click() Select Case R1 Case 11. Tayl = t2 t41. Tayn = tl Tayl

204. Tayn < 0 Then Tayl = Tayll1. Case 21. Tayl t21. Tayn = tl t21. End Selectel = Bal3.Texte2 = Am.Texte3 Tr.Text e4 = Nor.Text T1 = Mint■

205. Call Econom(el, e2, e3, e4, Zat)1. Zatch.Text = Zat End Sub9

206. P, Gw, Tl, Tn, Tayl, Tayn,