CC BY
45
Z
R
w^C
f
, , + j
2^2 J
L
wC2
f wL2 R2 ^
- +
C wC
JJ
(R2 + wL —)2
wC
(1)
где w - круговая частота, С - эффективная мощность, L - индуктивность рамки, R - активное сопротивление.
Как видно из приведенного выражения (1), индуктивная составляющая реактивного сопротивление при уменьшении эффективной емкости растет обратно пропорционально её квадрату, а емкостная составляющая находится в обратно пропорциональной зависимости. Увеличивая индуктивность наматываемого провода рамки, мы увеличиваем и емкостное сопротивление компенсатора, а в свою очередь и возможности по компенсации мощности.
Используя выражение (1), можно заключить, что увеличить эффективную ёмкость можно путём увеличения числа витков, входящих в рамку, это повысит общее сопротивление рамки, и как следствие уменьшит проходящий по рамке ток, что позволит увеличить рабочее напряжение компенсатора реактивной мощности.
Для проверки теоретических предположений был собран опытный вариант электромеханического компенсатора реактивной мощности. На собранном прототипе была проведена серия экспериментов, в которых задавались различные значения переменного тока на подвижной рамке между сердечниками, и напряжение на обмотках электромагнита, при этом регистрировались значения сдвига фаз между током и напряжением в подвижной рамке с током.
Параметры компенсатора: Ширина зазора между секциями - 0,007м, Секционная обмотка - 156 витков (К=0.49Ом), Рамка 10 витков (r=0.19 Ом, L=158 мкГн ).
В результате проведенных экспериментальных исследований наблюдалось уменьшение отставания тока от напряжения, то есть уменьшение угла ф, а затем и опережение током напряжения, что свидетельствует о том, что данный опытный образец успешно скомпенсировал свою собственную индуктивность, и затем начал выдавать емкостную реактивную мощность в сеть. Соответственно данное устройство и созданные на его основе рабочие образцы можно использовать для компенсации реактивной мощности в сети.
Литература
1. Сысун В.И., Тихомиров А.А. Электромеханический компенсатор реактивной мощности // Международный научнопрактический журнал - 2013. - № 8 (15). - С. 55.
References
1. Sysun V.I., Tihomirov A.A. Jelektromehanicheskij kompensator reaktivnoj moshhnosti // Mezhdunarodnyj nauchno-prakticheskij zhumal - 2013. - № 8 (15). - S. 55.
Дудин С.Н.1, Тихомиров Д.А.2, Трунов С.С.3
'Аспирант, ^Кандидат технических наук, 3Кандидат технических наук, ФГБНУ Всероссийский НИИ электрификации
сельского хозяйства
электрический обогреватель с аккумуляцией тепла
Аннотация
В статье рассмотрена конструкция электроотопительного прибора для животноводческих помещений. Принцип действия прибора основан на совместной работе теплоаккумулирующего сердечника и электроконвектора прямого нагрева.
Ключевые слова: обогреватель, тепловой аккумулятор, электроконвектор.
Dudin S.N.1, Tikhomirov D.A.2, Trunov S.S.3
Postgraduate student, 2Candidate of Technical Sciences, 3Candidate of Technical Sciences, All-Russian Scientific-Research Institute
for Electrification of Agriculture ELECTRIC HEATER WITH HEAT ACCUMULATION
Abstract
Construction of an electroheating appliance for heating of livestock barns is observed. The principle of act for gear is grounded on teamwork of the storing heat core and the electric convection heater of straight heat.
Keywords: a heater, heat accumulator, electric convection heater.
Для животноводческих помещений энергосберегающими и эффективными являются электроотопительные приборы с аккумуляцией тепла, у которых разрядка статическая, а теплоотдача - регулируемая [1]. Теплоотдача осуществляется за счёт устройства в массиве сердечника теплоаккумулятора вертикальных каналов, через которые проходит нагреваемый воздух. Кроме этого, приборы имеют защитный теплоизоляционный кожух, в котором расположены два отверстия: внизу входное и вверху выходное с воздушной заслонкой, с помощью которой осуществляется автоматическое или ручное регулирование потока нагреваемого воздуха и соответственно теплоотдачи прибора.
Однако возможности такого регулирования невелики, а к концу разрядки теплоотдача такого прибора снижается. Поскольку, во время зарядки теплоаккумулятора от него происходит одновременно и отбор тепла, при этом снижается КПД отопительного прибора [2].
Ограниченные возможности по аккумулированию тепловой энергии и качеству регулирования температурного режима помещения, неудовлетворительные аэродинамические характеристики прибора (центр нагрева и центр охлаждения в данной конструкции практически совпадают) ограничивают их широкое внедрение в качестве основных источников тепла в помещениях сельскохозяйственного назначения.
В разработанном нами электрическом обогревателе в общем корпусе расположены два электроотопительных прибора аккумуляционного и прямого нагрева (рис.1). В месте соединения воздушных потоков от этих приборов выполнена смесительная камера, существенно повышающая потребительские свойства обогревателя.
Принцип действия прибора основан на совместной работе теплоаккумулирующего сердечника 7 и электроконвектора прямого нагрева 14.
При включении электронагревателей 8 нагревается теплоаккумулирующий сердечник 7, в котором происходит накопление тепловой энергии (зарядка) в период действия пониженного ночного тарифа. При этом воздушная заслонка 10 закрывает входное отверстие 9 и циркуляции воздуха в камере 2 не происходит. Обогрев помещения осуществляется с помощью электроконвектора прямого нагрева 14 путем подключения к сети его электрических нагревательных элементов 15 также в период действия пониженного ночного тарифа.
По окончании действия ночного тарифа, электронагреватели 8 и электрические нагревательные элементы 15 отключаются от питающей сети, открывается регулируемая воздушная заслонка 10 и теплоаккумулирующий сердечник 7 начинает подогревать воздух, проходящий за счет естественной тяги, образующейся в камере 2. Регулируемая заслонка 11 при этом приоткрыта на малый угол, пропуская ограниченное количество горячего воздуха, который смешивается в верхней части камеры 3 с потоком
72
воздуха, поступающего через входное отверстие 12 камеры 3. Выходящий через выходное отверстие 13 из электроотопительного прибора воздушный поток имеет заданную температуру.
По мере отдачи тепла и остывания аккумуляционного сердечника 7 регулируемая заслонка 11 автоматически приоткрывается на больший угол и в камеру 3 из камеры 2 через воздушный канал 5 подаётся уже большее количество горячего воздуха, нагретого до более низкой температуры, где и происходит его смешивание с холодным воздухом, поступающим через входное отверстие 12 . При этом общий объем циркулирующего через отопительный прибор воздуха практически не меняется. Этот принцип смешивания потоков горячего и холодного воздуха в верхней части камеры 3, делает более равномерным процесс охлаждения теплоаккумулирующего сердечника 7 и поддерживает заданный воздушный поток определенной температуры на выходе из электроотопительного прибора.
В таком режиме отопительный прибор будет работать до начала следующего цикла зарядки теплоаккумуляционного сердечника, т. е. когда начнёт действовать пониженный тариф на электроэнергию.
Прибор имеет хорошую аэродинамику, поскольку центр нагрева теплоаккумулирующего сердечника 7 и электроконвектора прямого нагрева 14 расположены ниже центра охлаждения (h<1/2H). Это важно, поскольку улучшается естественная тяга, что способствует лучшему обдуву аккумулирующего сердечника и электронагревательных элементов.
В результате использования предлагаемой конструкции отопительный прибор можно использовать в течение всего времени суток за счет установки в одном корпусе дополнительного конвектора прямого нагрева.
Рис.1- Схема энергоэффективного электрического обогревателя
При этом повышается тепловой КПД электроотопителя. Центр нагрева обоих нагревателей расположен ниже центра охлаждения, что обеспечивает хорошую естественную тягу прибора, улучшает равномерность охлаждения теплоаккумулятора и создаёт более комфортные условия обогрева обслуживаемого помещения, не требуются побудительные вентиляторы, существенно снижаются эксплуатационные издержки (затраты на энергию). Прибор успешно прошел лабораторные испытания.
Литература
1. Дудин С.Н., Тихомиров Д.А. Устройства аккумуляционного типа для нагрева воздуха // Вестник ВИЭСХ, Выпуск 3(8), М.: 2012.- С. 25-30.
2. Каган Н.Б., Кауфман В.Г., Пронько М.Г., Яневский Г.Д. Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства. М.: Энергия, 1980.- 192 с.
References
1. Dudin S.N., Tihomirov D.A. Ustrojstva akkumuljacionnogo tipa dlja nagreva vozduha // Vestnik VIJeSH, Vypusk 3(8), M.: 2012.-S. 25-30.
2. Kagan N.B., Kaufman V.G., Pron'ko M.G., Janevskij G.D. Jelektrotermicheskoe oborudovanie dlja sel'skohozjajstvennogo proizvodstva. M.: Jenergija, 1980.- 192 s.
Корнеев С.Д *, Марюшин Л.А.2, Мараховский А.В.3, Трофимова Е.И.4
'Доктор технических наук, профессор; 2кандидат технических наук, доцент; 3аспирант; 4аспирант, Московский
государственный индустриальный университет
К РАСЧЕТУ ХАРАКТЕРИСТИК ИСПАРИТЕЛЬНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
Аннотация
В статье проанализирован метод расчета характеристик эффективных теплообменников с организацией кипения нагреваемого теплоносителя в системе каналов с величиной зазора между образующими канал стенками, не превышающей капиллярной постоянной кипящей жидкости. Показано, что коэффициент теплоотдачи является функцией теплофизических свойств жидкости, геометрических характеристик канала, плотности теплового потока и истинного объемного паросодержания.
Ключевые слова: теплообменник, теплопроводность, кипение, капиллярный, теплоотдача, теплоноситель.
Korneev C.D.1, Marushin L.A.2, Marakhovsky A.C.3, Trofimova E.I.4
Doctor of technical Sciences, Professor; candidate of technical Sciences, associate Professor; aspirant; aspirant, Moscow state industrial
University
CALCULATION OF THE CHARACTERISTICS OF THE EVAPORATIVE HEAT EXCHANGERS
Abstract
The article analyzes the method of calculation of characteristics of effective heat exchangers with the organization boiling of the heated fluid in the channel system with the clearance between the forming channel walls, not exceeding the capillary constant boiling liquid. It is
73
