Судовые станции и сети - Электронагревательные приборы

На судах морского и речного флота широко применяются электронагревательные приборы, как, например: камбузы (плиты), переносные и стационарные грелки, баки для нагрева и кипячения воды, чайники, кастрюли, сковороды и др. К особо ценным качествам электронагревательных приборов следует отнести:
а)  простота обслуживания (не нужен постоянный обслуживающий персонал);
б)  безопасность работы при бурной и штормовой погоде;
в)  экономия места;
г)  отсутствие поглощения кислорода воздуха;
д) равномерность распределения тепла, возможность регулирования температуры и автоматизации заданного режима тепла.
Электронагревательные приборы изготовляются на следующие напряжения: 24, ПО и 220 В постоянного тока; 127, 220 и 380 в переменного тока. При этом учитывается возможность повышения напряжения в сети на 5%.
к. п. д. нагревательных приборов высок. Например, у электрических грелок он равен единице, так как вся электрическая энергия переходит в тепло. У водонагревательных приборов к. п. д. составляет 0,8—0,9.
К. п. д. водонагревательного прибора при нагреве воды (к. п. д. нагрева)
где Ен — энергия, затраченная на нагрев воды от начальной температуры до 100° С;
Еи — энергия, затраченная на испарение воды в процессе нагрева;
Е — энергия, потребляемая из сети.
К. п. д. водонагревательного прибора при кипении воды (к. п. д. кипения)

Материалы, применяемые для нагревательных элементов, должны обладать следующими качествами: высокой температурой плавления, малой окисляемостью в воздухе и механической прочностью при высокой температуре.
В судовых электронагревательных приборах применяются нихром и фехраль, характеристики которых приведены в табл. 66.

Таблица 66

В судовой практике нашли распространение три типа нагревательных элементов:
а) спирали из круглой проволоки, с надетыми керамическими бусами или заделанные в асбоцемент;
б) ленточные элементы, прокладываемые между пластинками слюды или миканита;
в)  трубчатые, в виде спиралей из проволоки, помещенной внутри трубок в жаростойкой и изоляционной среде.
Первые два типа нагревательных элементов получили распространение в сравнительно небольших нагревательных элементах (плитки, чайники, утюги и др.). Срок службы таких нагревателей составляет около 1000 часов.
Наибольшим распространением пользуются трубчатые нагреватели. Они выполняются из стальных, латунных или красно-медных бесшовных трубок, внутри которых располагается спираль из нихромовой или фехралевой проволоки. Концы спиралей присоединяются к стальным или нихромовым шпилькам. Пространство между спиралью и внутренними стенками трубки заполняется кварцевым песком или магнезитом, обладающими высокими огнеупорными и изоляционными качествами.

Рис. 147. Трубчатый нагревательный элемент U-образной формы

Герметизация выводных шпилек у концов трубки осуществляется изоляционным материалом: фаолитом или микалексом. Спираль трубчатых нагревателей работает в отсутствии кислорода воздуха и окисляется значительно меньше, чем спираль, открытая для воздуха. Срок службы трубчатых нагревателей составляет более 2000 часов. После изготовления прямых трубчатых нагревателей им придают любую форму, удобную по конструктивным соображениям: U-образную, W-образную, кольцевую, спирали, двойной спирали и др. На рис. 147 показан U-образный трубчатый нагревательный элемент.

Расчет трубчатых нагревательных элементов.

Электрическая энергия, потребляемая нагревательными элементами

Для трубчатых нагревательных элементов допускаются следующие удельные нагрузки на единицу поверхности:

Рис. 148. Зависимость температуры на поверхности трубчатого нагревателя от удельной нагрузки

На рис. 148 приведена графическая зависимость температуры нагрева трубчатого нагревательного элемента, находящегося в воздухе, в зависимости от удельной нагрузки на единицу поверхности трубки.

Электрические грелки.

Электрические грелки, применяемые для обогрева судовых помещений, изготовляются двух типов: стационарные (индексируются ГС) и переносные (индексируются ГП).
Грелки изготовляются для напряжений: 110 и 220 В постоянного тока, 127, 220 и 380 в переменного тока. Грелки изготовляются также и для напряжения 24 в.
При работе грелок на максимальную мощность допускается превышение температуры над окружающей средой:
а)  поверхности нагревательных элементов — 500° и выше,
б) поверхности кожуха стационарных грелок — 170° и переносных 140°;
Срок службы грелок гарантируется 2000 часов.
Кожух грелки оцинковывается, после чего покрывается теплостойким лаком. Технические характеристики приведены в табл. 67.

Электрические камбузы.

Электрические камбузы нашли широкое распространение на судах флота и применяются с 1894 г.
Электрический камбуз состоит из двух основных частей: нагревательных плит и элементов, закрепленных в каркасе, и отдельно съемной посуды для изготовления пищи. Корпус камбуза собран на винтах и состоит из отдельных каркасов. В каркасах со всех сторон крепится алюминиевая или дюралюминиевая обшивка. Сверху крепится латунная никелированная плита, в которой вырезаны отверстия для установки посуды. Баки делаются из листовой меди, пайка швов производится латунным припоем. Внутренняя поверхность баков лудится пищевым оловом. Баки своим дном опираются на нагревательные плиты.

Таблица 67

* Включая вес проводов и штепсельного соединения.

Нагревательные плиты представляют собой металлическую отливку толщиной 20—25 мм, в которой залиты по два трубчатых элемента в каждой плите. Выводные концы нагревательных элементов соединяются с контактами изоляционных колодок голыми медными проводами, изолированными бусами из керамики.
Схема электрических соединений позволяет осуществлять три режима:
а)  кипячение или сильный нагрев (два элемента соединены параллельно);
б)  варка или средний нагрев (включен один элемент);
в)  подогрев или слабый нагрев (два элемента соединены последовательно).
Ниже приведены характеристики изготовляемых камбузов (табл. 68).

Таблица 68

Электрические переносные баки для нагревания воды.

Электрические переносные баки для нагревания воды изготовляются из листовой меди М-3 и снабжены крышкой, краном и двумя ручками из пластмассы. Нагрев воды осуществляется трубчатыми нагревательными элементами, расположенными внутри и внизу бака. Нагревательные элементы и внутренняя поверхность бака лудятся чистым пищевым оловом. Наружные поверхности никелируются. Водонагревательные баки имеют две ступени нагрева с потребляемой мощностью 100% и 50%. Технические характеристики водонагревательных баков приведены в табл. 69.

Таблица 69

Расчет электрического отопления.

Расчет электрического отопления ведется по количеству тепла, теряемого помещением в единицу времени (1 час) и подлежащему восстановлению электрическими грелками.
Количество тепла, необходимое для компенсации потерь в течение 1 часа
где t1 — температура в помещении, которую следует поддерживать;
t2 — температура другой стороны поверхности помещения;
S — поверхность стен, потолка, пола помещения в м²;
К — коэффициент теплопередачи, равный количеству тепла в ккал, переходящего через площадь 1 м² в течение 1 часа при разности температур в 1°С (табл. 70).

Таблица 70

(860 ккал—тепловой эквивалент одного киловатт-часа).
Применяем 4 грелки ГСТ-3000.
Таблица 71

ОПЕЧАТКИ