Стенд для испытаний электрических конструкций подогревателей воды

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию для обучения студентов, изучающих дисциплину «Теплотехника», и, в частности, позволяющая производить исследования энергопотребления при подогреве воды различными конструкциями подогревателей с различными источниками теплоты и при различных режимах работы.

Стенд содержит элементный подогреватель воды, в котором установлены ТЭН преобразующие электрическую энергию в тепловую, вихревой теплогенератор, расширительный бак, отопительные приборы, бойлер со змеевиком, насос, термодатчики, щит управления с приборами замера расхода электроэнергии, рабочего напряжения, потребляемых тока и мощности подогревателей воды и насоса, измеритель температуры, расходомер воды, вентили и трубопроводы.

Система трубопроводов стенда заполняется водой, нагреваемой одним из подогревателей. Нагретая вода путем естественной конвекции или посредством насосов и вентелей направляется к отопительным приборам, или на раздачу потребителям, или в змеевик бойлера. Производятся замеры потребляемой мощности, времени нагрева воздуха в помещении расположения стенда и нагрева воды до заданной температуры, расход электроэнергии на нагрев воздуха до заданной температуры, нагрева до заданной температуры и расхода воды. По данным замеров определяется наиболее эффективная с точки зрения энергопотребления конструкция подогревателя.

Процессы нагрева воды и замера необходимых параметров осуществляются в единой системе и в идентичных условиях.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию для обучения студентов, изучающих дисциплину «Теплотехника», и, в частности, позволяющая производить исследования энергопотребления при подогреве воды различными конструкциями подогревателей с различными источниками теплоты и при различных режимах работы.

Известны: «Схема экспериментальной установки для исследований параметров саморегулируемого электроводонагревателя (СЭВН) с электродным источником теплоты в режиме отопления», содержащая электроводонагреватель с пассивным электродом, комплект измерительный, клапан регулирующий, приборы отопительные, выключатель автоматический, бак расширительный, шкаф управления, измеритель температуры и систему трубопроводов; «Экспериментальный стенд для исследований параметров СЭВН в проточном режиме при разогреве ДВС в зимний период», содержащий саморегулируемый водонагреватель, молоковоз, измеритель температуры комплект измерительный и систему трубопроводов; «Схема экспериментального стенда электронагрева воды бойлерного типа», содержащего теплогенератор СЭВН-100, вентили, рубильник с предохранителями, шкаф управления, термометры, бойлер, бак расширительный, измерительные приборы и систему трубопроводов (Терентьев О.В. «Разработка и обоснование параметров водонагревателя с саморегулированием мощности для технологических процессов животноводства» Тамбов: Тамбовский ГТУ - диссертация, 2002, с.78, 82, 85 - http://diss.rsl.ru).

Однако известные устройства имеют недостатки: индивидуальное исполнение для исследований подогревателей только в каком-либо одном режиме работы: отопления - при естественной циркуляции воды; проточном - при принудительной циркуляции воды и емкостном - подогрев воды в бойлере посредством установленного в нем змеевика (теплообменника), что исключает объективную оценку энергопотребления различных конструкций подогревателей из-за различающихся условий их исследований и требует дополнительных площадей для размещения каждого из устройств.

Комбинированные стенды для испытаний различных по конструкции подогревателей воды и при их различных режимах работы отсутствуют.

Целью предложения является: увеличение компактности размещения испытуемого и испытательного оборудования и повышение эффективности выявления наиболее рациональных с точки зрения энергопотребления конструкций подогревателей воды, используемых в технологических процессах сельскохозяйственных производств, путем обеспечения исследований их энергопотребления в одинаковых условиях.

Поставленная цель достигается тем, что стенд, включающий в себя элементный (или другой) подогреватель воды, вихревой теплогенератор, бойлер со змеевиком, насос, расширительный бак, отопительные приборы, приборы контроля и управления, систему трубопроводов с вентелями, скомпанован посредством единой системы трубопроводов, а испытания различных по конструкции подогревателей воды, в том числе с различными источниками теплоты, в различных режимах работы проводятся в одних и тех же условиях.

На фиг.1 изображена схема стенда.

Стенд для испытаний подогревателей воды содержит элементный подогреватель воды (ЭПВ), в котором установлены ТЭН преобразующие электрическую энергию в тепловую, вихревой теплогенератор (ВТГ), расширительный бак (РБ), отопительные приборы (ОП), бойлер (Б) со змеевиком, насос (Н), термодатчики T1Т6, щит управления (ЩУ) с приборами замера расхода электроэнергии, рабочего напряжения, температуры нагрева воды, тока и потребляемой мощности ЭПВ, ВТГ и насосом, измеритель температуры (УКТ), расходомер воды (РВ), манометры P1, Р2 и вентили B1В20.

Стенд работает следующим образом.

1. Режим отопления посредством ЭПВ. Система стенда заполняется водой, для чего сначала открываются вентили В1В9, а затем вентиль В14. Вода под напором в водопроводной сети или посредством насоса Н заполняет систему стенда. ЭПВ подключают под напряжение. ТЭН, расположенные в ЭПВ, подогревают воду, которая под действием естественной конвекции начинает циркулировать по контуру ЭПВ-ОП-ЭПВ. Тепловое расширение воды компенсируется посредством расширительного бака (РБ), через который можно также заполнять и пополнять систему водой.

2. Режим отопления посредством ВТГ. Система стенда заполняется водой, для чего сначала открываются вентили B10, В11, В3В8, В12 и В13, а затем вентиль В14. Вода под напором в водопроводной сети или посредством насоса Н заполняет систему стенда. ВТГ подключают под напряжение, нагрев воды в котором происходит за счет создания гидродинамическими эффектами звукового поля. Циркуляция воды по контуру ВТГ-ОП-ВТГ осуществляется за счет напора, создаваемого насосом ВТГ. Функция расширительного бака та же, что и при отоплении посредством ЭПВ.

Температура нагрева воды ЭВП контролируется измерителем температуры УКТ посредством термодатчика Т2, температура нагрева воды ВТГ - посредством термодатчика Т3, а нагрева воздуха отопительными приборами контролируется и регулируется измерителем температуры УКТ посредством термодатчика Т4.

При испытаниях подогревателей воды в режиме отопления производятся замеры: потребляемой мощности с помощью ваттметра, а также с помощью амперметра и вольтметра; времени нагрева воздуха в помещении расположения стенда до заданной температуры с помощью секундомера; расход электроэнергии на нагрев воздуха до заданной температуры с помощью электросчетчика. Кроме того, определяется количество воды, заполняющей систему отопления. Это делается перед запуском стенда в эксплуатацию и записывается в его паспорт.

3. Проточный режим нагрева воды посредством ЭПВ. Открываются вентили В14, В1, В2 и В15. ЭВП и насос Н подключают под напряжение. Вода под действием напора, создаваемого насосом Н, обтекает ТЭН, расположенные в ЭВП, нагревается и подается потребителю.

4. Проточный режим нагрева воды посредством ВТГ. Открываются вентили В14, B10, В11 и В15. ВТГ подключают под напряжение. Вода под действием гидродинамических эффектов звукового поля нагревается и подается потребителю.

Температура нагрева воды ЭПВ контролируется измерителем температуры УКТ посредством термодатчика Т2, температура нагрева воды ВТГ - посредством термодатчика Т3

При испытаниях подогревателей воды в проточном режиме производятся замеры: потребляемой мощности с помощью ваттметра, а также с помощью амперметра и вольтметра; времени нагрева воды на заданную температуру посредством ЭПВ с помощью термодатчиков T1-Т2 и секундомера, посредством ВТГ - с помощью термодатчиков Т1-Т3 и секундомера; расход электроэнергии на нагрев воды на заданную температуру с помощью элетросчетчика, количество нагреваемой воды с помощью расходомера РВ.

5. Бойлерный режим нагрева воды посредством ЭПВ. Открываются вентили В1В3, В16 и В13. ЭВП и насос Н подключают под напряжение. Вода, нагретая в ЭВП, под действием напора, создаваемого насосом Н, протекает по змеевику бойлера (Б) и нагревает в нем воду.

6. Бойлерный режим нагрева воды посредством ВТГ. Открываются вентили B10, В11, В3, В16 и В13. ВТГ подключают под напряжение. Вода, нагретая ВТГ, под действием напора, создаваемого его насосом, протекает по змеевику бойлера (Б) и нагревает в нем воду.

Температура нагрева воды ЭПВ контролируется измерителем температуры УКТ посредством термодатчика Т2, температура нагрева воды ВТГ - посредством термодатчика Т3, а температура нагрева воды бойлером - посредством термодатчика Т6.

Бойлер Б работает в емкостном, режиме, для чего через вентиль В17 заполняется водой, количество которой определяется перед запуском стенда в эксплуатацию и записывается в его паспорт. Нагретая в бойлере вода расходуется через вентиль В18 путем подачи холодной воды через вентиль В17. Вентиль В20 служит для слива воды из бойлера.

При испытаниях подогревателей воды в бойлерном режиме производятся замеры: потребляемой мощности с помощью ваттметра, а также с помощью амперметра и вольтметра; времени нагрева воды в бойлере до заданной температуры с помощью термометра Т6 и секундомера; расход элетроэнергии на нагрев воды до заданной температуры с помощью элетросчетчика. Кроме того, определяется количество воды, заполняющей бойлерную систему. Это делается перед запуском стенда в эксплуатацию и записывается в его паспорт. Количество воды, нагреваемой в бойлере при проточном режиме его работы, замеряется расходомером (РВ).

Таким образом, достигается цель увеличения компактности размещения испытуемого и испытательного оборудования (стенда) и эффективности выявления наиболее рациональных с точки зрения энергопотребления конструкций подогревателей воды, используемых в технологических процессах сельскохозяйственных производств, путем обеспечения исследований их энергопотребления в идентичных условиях, благодаря чему сокращается продолжительность процесса исследований, повышается достоверность их результатов и сокращаются материальные затраты на проведение испытаний.

Стенд для испытаний электрических конструкций подогревателей воды в режиме отопления, проточном режиме и бойлерном режиме работы, содержащий элементный подогреватель воды, в котором установлены ТЭН, преобразующие электрическую энергию в тепловую, вихревой теплогенератор, расширительный бак, отопительные приборы, бойлер со змеевиком, насос, термодатчики, щит управления с приборами замера расхода электроэнергии, рабочего напряжения, потребляемых тока и мощности подогревателей воды и насоса, измеритель температуры, расходомер воды, вентили и трубопроводы, при этом измеритель температуры выполнен с возможностью посредством термодатчиков контролировать температуру нагрева воды, а также температуру нагрева воздуха, производимого отопительными приборами, насос выполнен с возможностью передачи нагретой воды от элементарного подогревателя воды и вихревого теплогенератора к змеевику бойлера, а расходомер выполнен с возможностью измерения количества воды, нагреваемой в бойлере, при этом стенд скомпонован посредством единой системы трубопроводов.