ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО

Уфимская Государственная Академия Экономики Сервиса

Курсовая работа

По дисциплине: Проектирование Бытовых машин и приборов

На тему: Совершенствование Тепловентилятора

Выполнил: ст. гр. Мд-42

*****@***ru

Проверил:

Профессор *****@***ru

Уфа-2006

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………2

Патентное исследование…………………………………….……………5

Усовершенствование……………………………………………………..9

Конструкторская часть……………………………………………………10

Расчет основных узлов……………………………………………………12

Технология сборки ……………………………………………………….15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………..……….16

ВВЕДЕНИЕ

Электрический нагрев по сравнению с другими видами нагрева (при помощи газа, жидкого или твердого топлива) имеет ряд существенных преимуществ. Основное из них – отсутствие вредных выделений (улучшение санитарно-гигиенических условий помещений), которые сопутствуют такому широко распространенному энергоносителю, как природный газ: при открытом горении газа выделяются как продукты полного сгорания (углекислый газ, вода), так и особенно вредные для здоровья людей продукты неполного сгорания (окись углерода, смолистые вещества и др.) Кроме того, электроприборы взрывобезопасны.

Электроотопительные приборы разнообразны по назначению и ассортименту и имеют высокий коэффициент полезного действия (КПД) – 55 – 95%, тогда как у нагревательных приборов, работающих на твердом топливе, КПД не превышает 12 – 20%, на жидком – 20 – 40%, а на газообразном – 50 – 60%.

Одним из важных преимуществ электроотопительных приборов является также возможность регулирования степени нагрева до определенной температуры.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

К основным видам электроотопительных приборов относятся следующие приборы:

1.  Электрические камины;

2.  Электроконвекторы;

3.  Электрорадиаторы;

4.  Тепловентиляторы и т. д.

Электротепловентиляторы в отличие от обычных вентиляторов снабжены дополнительно встроенным электрическим нагревательным элементом для обогрева комнаты в холодное время. Температура воздуха на выходе из тепловентилятора зависит от мощности нагревательного элемента и производительности вентилятора. В некоторых тепловентиляторах нагревательные элементы выполнены секционно. Необходимый тепловой режим обеспечивается подключением соответствующего количества секций. Электротепловентиляторы предназначены для создания потока нагретого воздуха в помещениях. Они бывают трех типов: настольные (ЛН), напольные (ЛП), и настенные (ЛС).

Особенно эффективно и выгодно использование электротепловентиляторов в помещениях с теплоизоляцией без центрального отопления или в переходный период. Благодаря малой массе и небольшим габаритам прибор легко переносится. Расположенный на полу электротепловентилятор создает благоприятное поле температур воздуха и безопасен в пожарном отношении. В то же время эксплуатация электротепловентилятора требует внимания: периодически следует смазывать подшипники, быстроходный агрегат чувствителен к небалансу и должен оберегаться от ударов.

Электротепловентилятор удобен для обогрева отдельных частей тела, причем в отличие от электрокамина не создает перегрева, так как температура струи на некотором расстоянии уже невысока.

Электротепловентиляторы предназначены для обогрева различных помещений с большой и малой площадью (офис­ные, торговые, склады, гаражи, цеха, спортивные за­лы и т. д.). Электротепловентиляторы используются также в стро­ительстве (в закрытых помещениях с естественной и принудительной вентиляцией при температуре ок­ружающей среды от -20 до +40 °С и влажностью 98% при 25 °С). Электротепловентилятор создает большой перепад температуры проходящего воздуха (от 70 до 110 °С), что позволяет использовать его для приточной вен­тиляции с подачей наружного воздуха с отрицатель­ными температурами до -25 °С. В теплое время кало­рифер может использоваться как высокопроизводи­тельный вентилятор.

1. ПАТЕНТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Авторское свидетельство СССР

№ 000/29-14, Кл. F 24h 3/02, 1972.

ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЕНТИЛЯТОР

Изобретение относится к области бытовых электроотопительных приборов и может быть использован в жилых помещениях для нагрева воздуха.

Цель изобретения – повышение эффективности воздухораспределения.

Указанная цель достигается путём выполнения корпуса устройства с соосно расположенными обечайками, имеющими форму усечённых конусов, между которыми установлены размещенные в шахматном порядке нагревательные элементы.

Устройство имеет корпус 1, нагревательные элементы 2 и вентилятор с приводом 3. Корпус выполнен с соосно расположенными обечайками 4, имеющими форму усеченных конусов, между которыми установлены размещенные в шахматном порядке нагревательные элементы.

Устройство работает следующим образом: в процессе работы устройства холодный воздух вентилятором подаётся радиально к нагревательным элементам 2, обтекая которые, воздух нагревается и поступает в помещение.

Авторское свидетельство СССР

№ 000/24-06, Кл. F 24 H 3/04, 1981.

ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЕНТИЛЯТОР

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в устройствах для воздушного отопления.

Цель изобретения – повышение компактности.

Цель достигается тем, что электронагреватели расположены по прямолинейным образующим однополостного гиперболоида.

Воздухоподогреватель содержит цилиндрический корпус 1, вентилятор 2 и стержневые электронагреватели 3, которые одним концом вставлены в отверстия фланца 4, а другим – в пазы дистанционирующего кольца 5. Электронагреватели 3 расположены по прямолинейным образующим однополостного гиперболоида, что позволяет наклонять их под большим углом к направлению потока продуваемого воздуха. Длина устройства определяется длиной проекции электронагревателей на плоскость, в которой лежит продольная ось. Увеличение наклона электронагревателя уменьшает эту проекцию и соответственно длину воздухонагревателя.

Устройство работает следующим образом: в процессе работы устройства холодный воздух вентилятором подаётся в стержневые электронагреватели 3, обтекая которые воздух нагревается и подается в помещение.

Авторское свидетельство СССР

№ 000/29-06, F 24 H 3/04, 1980.

ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕР

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для подогрева воздуха, например, в помещениях.

Цель изобретения является повышение эффективности.

Указанная цель достигается тем, что нагревательный элемент, выполнен в виде стержня, установленного по оси корпуса, а экраны снабжены перфорацией. Кроме того, нагревательный элемент может быть выполнен из металлокерамики, а экраны керамическими.

Устройство содержит корпус 1 с установленным в нем нагревательными элементом 2, окруженным экранами 3 перфорацией 4, образующими каналы 5 для подачи воздуха, на выходе из которых установлен конический рассекатель 6 с отверстиями 7. На входе в электрокалорифер установлен вентилятор 8.

При работе электрокалорифера к электрической сети подключаются нагревательный элемент 2 и вентилятор 8. Металлокерамический нагревательный элемент 2 нагревается до высокой температуры порядка 3000˚С, передавая тепло излучением окружающим его керамическим экранам 3. Воздух подаётся в каналы 5 для подачи воздуха, проходя через перфорацию 4 и охлаждая экраны 3 и нагревательный элемент 2. Нагретый воздух выбрасывается из электрокалорифера, причем часть воздуха, проходя через отверстия 7 рассекателя 6, инжектирует остальной воздуха за счет более высокой скорости.

Таким образом, за счет исполнения нагревателя в виде стержня установленного по оси электрокалорифера и окруженного перфорированными экранами, удается существенно повысить эффективность работы устройства.

2. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

В качестве прибора для модернизации используется электротепловентилятор содержащий нагревательные элементы, вентилятор с асинхронным электродвигателем, корпус, соединительный шнур с вилкой и переключатели степени нагрева тена и частоты вращения вентилятора.

Недостаток – недостатком имеющихся аналогов является то, что они имеют низкую пожаробезопасность.

Цель модернизации – увеличить пожаробезопасность. Достигается поставленная цель благодаря установки термопредохранителя для аварийного отключения калорифера от сети (типа ТК-20) (с автоматическим возвратом в исход­ное положение), который размыкает и замыкает свои контак­ты при повышении и понижении температуры в блоке нагрева­телей в более чем 90+/-5 С.

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Электротеплоентилятор (см. рисунок 1.1.) состоит из металлического корпуса 4, в котором размещен вентилятор осевого типа 3 и трубчатые электронагреватели ТЭНы 1. В верхней части вентилятора теплового электрического под крышкой расположен отсек с электрооборудованием. На панели расположены переключатели, SA1 "Нагрев"- включающий ТЭН Н1, SA2 "Нагрев" - подающий напряжение питания на ТЭН Н2 и ручка терморегулятора для установки желаемой температуры в помещении. Электрическая схема вентилятора теплового электрического содержит термопредохранитель, отключающий ТЭН-ы и вентилятор при повышении температуры внутри корпуса 90+/-5 С. При снижении температуры вентилятор тепловой электрический автоматически включается. Вентилятор тепловой электрический предназначен для питания от однофазной сети и снабжен шнуром питания с вилкой. На панели расположены: индикация включенного состояния; переключатели, SA1 и SA2-подающие напряжение питания на 2 ТЭНа мощностью 0,65 кВт каждый. Включение вентилятора происходит при включении вилки в розетку, а включение нагревателей соответствующими переключателями. Во время работы воздушный поток от вентилятора, проходя через вентилятор тепловой электрический, обдувает ТЭН-ы и нагревается до определенной температуры.

Рисунок 1.1. принципиальная схема электротепловентилятора.

где 1-нагревательные элементы;

2-лопасть вентилятора;

3-электродвигатель;

4-корпус электротепловентилятора.

4. РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

( длину и диаметр проволоки).

В качестве нагревательного элемента используется сплав Нихром Х20Н80. Этот сплав обладает высоким удельным сопротивлением от 1,02-1,27 Ом мм / м и высокой рабочей температурой С. Нагревательные элементы выполнены в виде спирали.

Нормируемые параметры электротепловентилятора – номинальная электрическая мощность Р, Вт; производительность по воздуху на входе V, м3/мин, и температура воздуха на выходе t2, 0С, связаны зависимостью (4-1)

P20V(t2-20). (2-1)

Зависимость (2-1) позволяет для каждого из стандартных значений производительности V найти диапазон мощностей Р, в котором температура t2 не превышает допустимого предела. В обычной незаземленной сети с электроустановочными изделиями на 6 А следует ограничиться мощностью Р=1,2 кВт, чтобы полная потребляемая мощность прибора (включая мощность электродвигателя) не превышала предельного значения 1,2 кВт. При этой мощности температура t2 равна

V, м3/мин …………………....1,6 2,5 4,0

t2, 0С…………………….……

Значения температуры t2==36 0С не обеспечивает комфортного ощущения нагрева, поэтому для мощности Р=1,2 кВт ограничиваются стандартными значениями производительности V =1,6 и 2,5 м3/мин.

Исходные данные

Напряжение сети U = 220B,

Мощность Р = 1200Вт.

Производительность V =1,6 м3/мин.

Максимальная температура проволоки tпрmax=500℃

Температура на выходе вентилятора t2=59℃.

Удельное сопротивление проволоки ρ=1,1 Ом мм / м.

Расчетная скорость воздуха после вентилятора w=2,5 м/с

1. Определим силу тока:

I = P/U = 1200/220= 5,5 А

2. Определим сопротивление проводника:

R = U/I = 220/5,5 = 40 Oм

3. Определим диаметр проволоки:

Dпр = ((0,139ρ P2 )/(w0.446 U2 (tпрmax - t2=

=((0,139 ρ P2 )/( w0.446 U2 (500-6=

=((0,139 ρ P2 )/( w0.446 U2 4=

=((0,139*1,1*12002 )/(2,50.446 *2202 *44=

=(22*104/32*1= 0,0059 м 0,60 мм

4.Определим сечение проволоки:

S=π*R2= 3,14*0,32 =0,283 мм2

5. Определим длину проволоки:

L= S*R/ρ =0,283*40/1,1 = 10,3 м

6. Определим температуру на выходе через вентилятор при одном работающем ТЭНе, т. е. при Р=0,6 кВт:

t2 =(P/20V) + 20 =(600/20*1,6) + 20 = 39 ℃

ВЫБОР МОЩНОСТИ ВЕНТИЛЯТОРА

Исходные данные

Полный напор вентилятора H=100 н/ м2

КПД вентилятора η=0,3

Производительность вентилятора V=1,6 м3/мин.

Определим потребляемую мощность вентилятора:

Р=VH/60ηв = 1,6*100/60*0,3=8,9 Вт

ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ВЕНТИЛЯТОРА

Исходные данные

Коэффициент запаса α=1,5

Определим потребляемую мощность электродвигателя:

Рдв= α*Р=1,5*8,9=13,33 Вт15 Вт

5. ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ

В качестве несущего элемента электротепловентилятора выступает корпус 5 выполненный из листовой стали толщиной стенок 1 мм. К корпусу прикрепляется вентилятор 2 с помощью двух винтов 14. В верхней части корпуса крепится термоограничитель 1 отключающий ТЭН-ы и вентилятор при повышении температуры внутри корпуса 90+/-5 ℃,а внутренней части корпуса крепятся две секции ТЭНов 3 с общей мощностью 1200 Вт, которые представляют из себя открытую спираль из нихромовой проволоки X20H80. Сам корпус стоит на опоре 7 которая крепится с помощью четырех болтов 11. На выходе тепловентилятора установлена защитная решетка 8 с помощью двух болтов 12. Клавишные выключатели 4 крепятся изнутри в прямоугольном отверстии в боковой крышке корпуса 9. Клавишные выключатели удобны в эксплуатации, так как перемещаются с небольшим усилием, и более долговечны, чем переключатели, у которых переход от одной мощности к другой осуществляется через все промежуточные фиксированные положения, что ускоряет износ контактов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Лепаев электроприборы. – М.: Легкая индустрия, 1979. – 335 с.

2.  Лепаев аппаратура бытового назначения. – М.: Легкая индустрия, 1977. – 262 с.

3.  и др. Бытовые нагревательные приборы. – М.: Легкая индустрия, 1981. – 320 с.