Электронагревательные приборы и устройства

Содержание восемнадцатого раздела стр.

15.1 Общие положения………………………………………………………………………..23

15.2 Расчет мощности электрического отопления ………………………………………….28

15.3 Виды электрического отопления пассажирских вагонов ……………………………..30

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Широкое использование преобразования электрической энергии в тепловую энергию для нужд пассажирских перевозок объясняется:

во – первых, потребностью создания комфортных условий пассажирам и облегчения труда проводников;

во – вторых, исключением издержек производства на доставку и хранение топлива, возможностью полной автоматизации работы оборудования, снижением массы и габаритов устройств отопления на вагоне, а также экологической чистотой оборудования.

В вагонах применяются электрические нагреватели (ЭН) сопротивления, в промышленности и вагоноремонтном производстве, кроме ЭН, используются дуговые печи, установки индукционного и плазменного нагрева. Полезно помнить, что область применения ЭН не ограничивается только пассажирскими вагонами. Они широко используются в рефрижераторном подвижном составе и на вагоноремонтных предприятиях, где с их помощью создаются необходимые температурные условия для обработки изделий. КПД электрических нагревателей приведен в таблице 15.1.

Из электрических нагревателей в вагонах наиболее широкое распространение получили:

1) трубчатые электрические нагреватели (ТЭН) воды (рис. 15.1),

2) электрические печи (ЭП) нагревания воздуха (рис. 15.2),

3) электрические калориферы (ЭК) нагревания воздуха (рис. 15.3).

Таблица 15.1 - Коэффициент полезного действия электрических нагревателей

Вид и назначение электрических нагревателей η

Электрические печи сопротивления: - отопления 0,95…0,98

- термообработки 0,60... 0,85

- сушки материалов 0,20…0,30

Электрические аккумулирующие водонагреватели 0,85…0,95

Электрические нагреватели пресс-форм 0,50…0,70

Электрические плитки: - открытого типа 0,56

- закрытого типа 0,60…0,80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

+ R

2 1

Рисунок 15.1 – Конструкция высоковольтного трубчатого электрического нагревателя типа ННS2-0,5 водогрейного котла пассажирского вагона (1, 2 – выходной и входной контакты; 3 –пружина; 4 – фарфоровый полый изолятор; 5, 6, 7, 11 – обратный провод, спираль, прямой провод и пружина из сплава кантал; 8 – несущий керамический стержень со спиралью, находящийся в кварцевом кожухе; 9 – засыпка из графитового порошка; 10 – металлический защитный кожух).

Пример отечественной маркировки ТЭН-120Б 13/1,6Р110:

трубчатый

электрический

нагреватель

развернутая длина, см номинальное напряжение, В

наружный диаметр оболочки, 13мм номинальная мощность, кВт

а) 3 4 б) 1 2

5 R1 R6

6 R2 R5

R3 R4

1 7

Рисунок 15.2 – Электрическая печь отопления типа ПО45 и схема соединения элементов (а – конструкция: 1, 2, 6 – выводные зажимы; 3 – металлические стойки; 4 – элементы ЭН; 5 – перемычки; 7 – масса вагона; б – схема соединений элементов: R1… R6 – сопротивления ЭН).

а)

б)

2 R2

Рисунок 15.3 – Электрический калорифер воздуха в испарителе холодильной установки грузового вагона рефрижераторной секции ZB5 (а – конструкция: 1, 2, 3 – выводные зажимы; 4 – рама испарителя; 5 – элементы ЭН; 6 – масса вагона; б – схема соединения элементов: R1, R2, R3 – сопротивления ЭН).

Характерным для электрических нагревателей сопротивления является использование закрытой спирали из специального сплава. Спираль навивается на керамический стержень, который помещается в металлическую трубку, как правило, из нержавеющей стали. В свободные полости трубки засыпается кварцевый, графитовый порошок или плавленную окись магния (переклаз). Засыпка свободной полости повышает теплопередачу и изоляционные свойства. Внутренняя полость трубки ЭН может быть герметизирована, а может иметь сообщение с атмосферой как, например, в высоковольтном нагревателе типа ННS2-0,5 для водогрейного котла пассажирского вагона. В этом случае исключается возможность взрыва нагревателя при коротком замыкании или обрыве спирали.

Электрическое отопление определяется видом ЭН и способом передачи тепла в помещения вагона. В специальной литературе отмечается, что в вагонах могут быть реализованы, в принципе, только два вида отопления: конвекционное (электрические печи ЭП в помещениях и электрический калорифер ЭК в воздуховоде системы вентиляции) и калориферное (ЭК в воздуховоде системы вентиляции или электрический нагреватель ЭН в котле водяной системы отопления). Система отопления жидкостного типа выполняет роль тепловой печи (ТП) в помещениях вагона и теплового калорифера (ТК) в воздуховоде системы вентиляции. Конвекция [ <лат. convectiо привоз, принесение] – перенос тепла, который может быть естественным или создаваемым искусственно, т.е. вынужденным. Калорифер [фр. calorifere < лат. calor тепло + fero несу], как устройство фактически создает вынужденную (искусственную) конвекцию.

Любая практическая система отопления современного пассажирского вагона является комбинированной или конвекционно – калориферной. Кроме того, при разработке системы отопления должны учитываться как действующие санитарные нормы, так и опыт проектирования и эксплуатации, например:

- допускаемая неравномерность температуры воздуха (по длине вагона на одном уровне, а по высоте – на одной вертикали) не более 3ºC;

- максимальная разность между температурой воздуха в вагоне и температурой внутренних поверхностей ограждения не более 5ºC;

- использование минимально возможного количества типов ЭН, ЭП и ЭК и максимально возможной унификации оборудования с другими моделями вагонов без снижения их теплотехнических показателей;

- использование от 6 до 8 групп ЭП при напряжении ниже 1000 В и от 3 до 4 групп ЭП – свыше 1000В;

- применение только последовательного соединения электронагревателей в ЭП.

Технические характеристики электронагревателей пассажирских вагонов приведены в таблице 15.2.

Таблица 15.2 - Технические характеристики ЭП и ЭК пассажирских вагонов