CC BY
68
Кратность количества охлаждаемого молока к количеству расходуемого на охлаждение льда К может быть рассчитана из выражения
К = бл
С ( - ^)
Теплоемкость цельного молока при температуре 30 °С составляет 0,940 ккал/(кг-град).
Градирня водоледяного типа рассчитывается методом подобия.
Теплота охлаждения градирни такого типа может быть получена из выражения
Тох ^вздрвзд(4>2
где Тох — мощность охлаждения, кВт; рвзд — плотность воздуха, кг/м3; гЬ2, гЬ1 — удельная энтальпия воздуха на выходе и входе, кДж/кг; Квзд — производительность вентилятора базовой градирни, м3/ч; В — теплопередающая поверхность градирни, м2; ^ — коэффициент подобия.
Количество аккумулированного холода рассчитывается по формуле
Ж = Т Ат
где Жх — количество аккумулированного холода, ккал; Ат — длительность рабочего цикла, ч.
Программа предусматривает расчет технических характеристик АКХМ при работе со всеми типами теплообменников для охлаждения молока.
Расчет требуемой хладопроизводительности установок для охлаждения жидкости таков:
О = о(Тн - гк)СрЖ,
где О — объемный расход охлаждающей жидкости, м3/ч; Тн, Тк — начальная и конечная температура жидкости, °С; Срх — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости, кДж/(кг-°С).
Таким образом, повышение эффективности холодильных установок осуществляется за счет сокращения капитальных и эксплуатационных затрат при снижении установленной мощности АКХМ; сокращения затрат на электроэнергию при использовании выгодного ночного тарифа; экономии энергии при использовании природного холода; экономии энергии на привод холодильной машины при понижении температуры конденсации в ночное время.
Список литературы
1. Калнинь, И.М. Энергоэффективность и экологическая безопасность холодильных систем / И.М. Калнинь // Холодильная техника. — 2008. — № 3. — С. 12—14.
УДК 621.31:628.8-69.001.57
Н.В. Оболенский, доктор техн. наук Е.Б. Миронов
Нижегородский государственный инженерно-экономический институт С.Б. Красиков
Нижегородский техникум отраслевых технологий
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ НАИБОЛЕЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЯ ВОДЫ
Выявление энергосберегающих электронагревателей воды и нагревателей других сред из их многочисленных конструкций, которые используются в технологических процессах сельскохозяйственного производства и в быту, в частности, в системах отопления, санитарно-бытового, горячего водоснабжения и др., весьма актуально, так как их применение является одним из путей эффективного расходования энергетических ресурсов страны.
Исследования проводились в Нижегородском государственном инженерно-экономическом институте на разработанном, изготовленном и установленном в лаборатории кафедры «Механика и сельскохозяйственные машины» стенде для сравнительных теплотехнических испытаний электри-
ческих подогревателей воды (в дальнейшем тексте стенд) [1, 2].
Стенд аттестован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии ФГУ «Нижегородский ЦСМ» в декабре 2011 г. — аттестат № 5147/1600—10 от 17.12. 2011 г. и им же переаттестован в сентябре 2012 г. — аттестат № 8938/1600 — 12 от 13.09.12.
Объектом исследования был удельный расход электроэнергии Жуд на нагрев воды посредством элементного подогревателя (ЭПВ), стандартного индукционного нагревателя ^АУ-15), а также серийного электродного подогревателя КЭВ-100.
В работе [1] изложена методика исследований Жуд ЭПВ. Методика исследований Жуд SAV-15 и КЭВ-100 аналогична.
27
Проточный Бойлерный Режим
режим режим отопления
Режим работы
ШЛ- К ЭПВ ЕШ - К КЭВ-100 ВЕЕЗ - ж sAv-l5
Зависимости удельного расхода электроэнергии Ж , Вт-ч/(кг-°С), от режима работы ЭПВ, кЭв-100 и 8АУ-15
По экспериментальным и расчетным данным, занесенным в таблицы, в прикладной программе MathCAD 2001 произвели построение графических зависимостей: температуры воды от времени ее нагрева при работе SAV-15, ЭВП и КЭВ-100 в режиме отопления; температуры воды от времени ее нагрева при работе SAV-15, ЭВП и КЭВ-100 в проточном режиме; температуры воды от времени ее нагрева при работе SAV-15, ЭВП и КЭВ-100 в бойлерном режиме; температуры поверхности отопительных батарей от времени нагрева теплоносителя (воды) воды при работе SAV-15, ЭВП и КЭВ-100 в отопительном режиме; удельного расхода электроэнергии Жуд, Втч/кг°С, от времени и режима работы SAV-15, ЭВП и КЭВ-100 (рисунок).
Из гистограмм (см. рисунок), следует: в проточном режиме работы наименее энергоемким является SAV-15, в бойлерном — ЭПВ, отопления — опять же SAV-15.
С целью снижения энергопотребления, себестоимости гидравлического сопротивления, трудоемкости изготовления и массы индукционных нагревателей, имеющих конструкционно-технологическую схему, аналогичную SAV-15, авторы предложили оребрение наружных поверхностей индуктора и центрального цилиндрического канала [3, 4], положительное решение Федерального института промышленной собственности (ФИПС) г. Москва от 10.05.2012 о выдаче патента по заявке № 2012119219/07(028936) на полезную модель с названием «Индукционный нагреватель жидких сред».
Для выявления целесообразности оребрения индуктора и центрального канала изготовлен макет, имеющий конструкционные характеристики, приведенные в табл. 1.
Для подтверждения снижения гидравлического сопротивления заявленного нагревателя проведены исследования его макета.
Программа исследований макета состояла из экспериментов, предусматривающих уточнение его конструкционных параметров, обеспечивающих выполнение процесса нагрева жидкости с минимальными энергозатратами, а также определения удельного электропотребления для прокачки 1 кг воды на 1 кПа гидравлического сопротивления, ВтчкПа/кг.
При исследованиях использовались средства, смонтированные на стенде, а также приборы и оборудование Центра энергоаудита, Государственного инженерно-экономического института [5]. В частности: ультразвуковой расходомер Portaflow 330, инфракрасный тепловизор Flir T335, инфракрасный термометр Testo 845, электрический счетчик «Меркурий» 230 АМ-02.
Суть исследований состояла:
1) из замеров времени работы циркуляционного насоса т, ч; расхода воды, прокачиваемой через SAV-15 и макет, G, кг; потери давления АР, кПа; количества потребленной электроэнергии W, Втч;
2) расчета по результатам замеров параметров удельного расхода электроэнергии Wm для прокачки 1 кг воды на 1кПа гидравлического сопротивления, ВтчкПа/кг:
WуД = WAP / Gф,
где W — количество электроэнергии, потребленной электродвигателем насоса в течение 1 ч, Втч; G,^ — фактическое количество воды прокаченной через водонагреватель, кг; АР — разница между давлением воды до входа в нагреватель и после него, кПа;
3) занесения результатов замеров в табл. 2;
4) изображения в прикладной программе MathCAD 2001 графика зависимости удельного
Таблица 1
Сравниваемые характеристики SAV-15 и макета ИНЖС
Характеристика Объект исследования
SAV-15 Макет
Гидравлическое сопротивление, кПа Шаг между ребрами, мм Высота ребра, мм Толщина ребра, мм Габариты (высота / диаметр), мм Масса корпуса, кг Масса индуктора, кг Масса общая, кг 16,5 1000 / 159 44 48 92 1,2 95 8,5 1 1000 / 159 38 48 86
Таблица 2
Данные параметров при испытании 8ЛУ-15 и макета
Продол- житель- ность работы, мин Исследуемый объект
8ЛУ-15 Макет с винтовым оребрением
ДР, кПа G, кг т, Вт-ч тудДР’ Вт-ч-кПа/кг ДР, кПа G, кг т, Вт-ч тдДР> Вт-ч-кПа/кг
60 16,5 2280 210 0,0786 1,2 2520 220 0,0054
расхода электроэнергии Жуд на прокачку воды через SAV-15 и макет (ВтчкПа/кг).
Выводы
Результаты исследований по выявлению наиболее энергосберегающей конструкции электрического подогревателя воды показывают:
1. Для нагрева воды на санитарно-бытовые нужды и отопление целесообразно применение индукционных нагревателей, а для бойлерного подогрева воды — элементных (тэновых).
2. Применение оребрения индуктора и центрального канала снижает на 6,6 % массу нагревателя и как следствие его себестоимость.
3. Применение оребрения индуктора и центрального канала снижает в 13,75 раза гидравлическое сопротивление макета и как следствие
в 14,55 раз удельный расход электроэнергии на прокачку через него воды.
Список литературы
1. Осокин, В.Л. Результаты экспериментально-теоретических исследований по разработке стенда испытаний подогревателей воды: монография / В.Л. Осокин. — Княгинино: ГОУ ВПО НГИЭИ, 2011. — 142 с.
2. Пат. № 107360 РФ. Стенд для испытаний электрических подогревателей воды / Н.В. Оболенский, В.Л. Осокин, Ю.Е. Крайнов, С.А. Борисов, С.Б. Красиков. — Заяв. 29.03.2011, № 2011111913/28; опубл. 20.08.2011, Бюл. № 22. — 4 с.
3. Художественно-конструкторское решение стенда для сравнительных теплотехнических испытаний электрических подогревателей воды. / Н.В. Оболенский [и др.] // Вестник НГИЭИ. Сер. технич. науки. — 2012. — Вып. 4 (11). — С. 24-32.
4. Шамин, А.Е. Оребрение индуктора и центрального канала — путь снижения гидравлического сопротивления протеканию воды в ИНЖС / А.Е. Шамин, Е.Б. Миронов, С.Б. Красиков. — Киров: ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии, 2012. — С. 70—74.
5. Шамин, А.Е. Центр энергоаудита в НГИЭИ / А.Е. Шамин, В.Л. Осокин // Вестник НГИЭИ. Сер. Технич. науки. — 2012. — Вып. 4 (11) — С. 4-12.
УДК 631.347
А.И. Рязанцев, доктор техн. наук
Н.Я. Кириленко, канд. техн. наук А.В. Агейкин
Московский государственный областной социально-гуманитарный институт
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИВА ПОЛОСОВЫМИ ШЛАНГОВЫМИ ДОЖДЕВАТЕЛЯМИ НА СЛОЖНОМ РЕЛЬЕФЕ
В последние годы в стране наблюдается рост парка полосовых шланговых дождевателей [1]. Их доля в структуре парка техники полива Российской Федерации превышает 5 % при площади полива более 100 тыс. га. В перспективе данная техника может обслуживать до 20 % орошаемых земель.
Рынок подобных дождевателей в России представлен довольно широко и любой сельскохозяйственный производитель может подобрать себе шланговый дождеватель исходя из своих хозяйственных и почвенно-рельефных условий, но еще остаются вопросы по усовершенствованию полосовых шланговых дождевателей:
1. Изменение характера труда оператора за счет внедрения современной микропроцессорной техники и полной автоматизации полива.
2. Замена металлоконструкций новыми материалами, характеризующимися малой массой, высокой прочностью и отличными антикоррозионными свойствами.
3. Снижение потерь напора в полиэтиленовом шланге.
4. Повышение кпд и упрощение конструкции привода.
5. Улучшение качественных характеристик искусственного дождя и достижение более равномерного распределения по орошаемой площади в различных почвенно-рельефных условиях.
6. Значительное повышение срока службы шланговых дождевателей.
7. Совершенствование дождевателей для работы на сложном рельефе [2].
29
