IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В исследованиях проведен сравнительный анализ эффективности электрического обогрева помещений различными способами [1]. Согласно рекомендациям [2, 3] проведены соответствующие измерения температурного поля, построен план помещения с изображением расположения электрических обогревателей. Для замеров использованы рулетка марки FIT 5M. Абсолютная погрешность градуировки на 1 м не превышает 0,5 мм, что допустимо для проведения лабораторных исследований такого рода. Снятие данных производили в десяти контрольных точках (рисунок1). В экспериментах датчики расположены в одних и тех же местах. Восемь датчиков многоканального термометра ХАН-1О находились в зоне действия инфракрасного излучения. Два датчика (термометр спиртовой бытовой -2О..+50С) удалены от исследуемого электронагревательного прибора «ПИОН», чтобы следить за изменением температуры в точках, не попадающих под его действие [2, 3]. При размещении датчиков на схеме учтен телесный угол, в котором распростаняется ИК излучение. Использованы следующие датчики:

• для сравнения мощности теплового потока при удалении от излучающей поверхности датчики №2, №3 и №8 размещены на воображаемой оси максимального излучения ( на расстоянии 1,2 и 4 метров от прибора);
• датчики №1, №4, №5 и № 6 размещены на схеме «по краям» инфракрасного потока;
• датчик №7 должен быть установлен на полу и находится в зоне действия ИК излучения. Такое расположение необходимо для сравнения свойств и эффективности инфракрасного и конвекционного методов обогрева.

Два спиртовых термометра (9 и 10), не находящихся в зоне действия прибора, будут показывать наличие конвекционных потоков и время их появления при проведении эксперимента. Использован термометр спиртовой бытовой (20..+50C, погрешность +lС). Для фиксирования изменений температуры такая погрешность допустима. Исследования проведены в помещении площадью 35,4 , что, примерно, в 2,5 раза больше расчётной площади для исследуемых обогревателей (с целью получения более четкой картины обогрева). Потерями на обогрев стен и потолка можно пренебречь, так как они одинаковы для проводимых экспериментов. Первый эксперимент проведен с ИК - обогревателем. Данные с датчиков считывались каждые 10 минут. На датчике №2, расположенном на расстоянии одного метра от прибора (уже при снятии первых показаний) наблюдается повышение температуры. Менее значительное` повышение отмечено на датчиках №3 и №4. Наблюдалось действие инфракрасного излучения. На 20 минуте опыта повышение температуры зарегистрировано уже на всех датчиках, попадающих под ИК излучение, в том числе и того, который находится на полу. Через 40 минут установлено повышение температуры на спиртовых термометрах, что свидетельствует о появлении конвекционных потоков от нагретых излучением предметов. За время измерений минимальное изменение температур зафиксировано датчиками №9 и №10 (не находящимися под инфракрасным излучением). Максимальное изменение температур отмечено датчиками, расположенными ближе всего к излучающей пластине. Полученные данные представлены на графике (рисунок 2). Между первым и вторым опытом установлен интервал не менее суток (чтобы помещение остыло и было готово к проведению следующего исследования). Рисунок 1 - Расположение контрольных точек в помещении

Исследованы динамические характеристики теплового поля излучательного обогревателя [1]. Термодинамическая характеристика излучательного обогревателя представлена на рис.2.

Рисунок 2 - Термодинамическая характеристика излучательного

обогревателя

Устанавливаем конвективный обогреватель на полу с ИК излучателем. Датчик №1, таким образом, находится непосредственно над радиатором прибора и будет показывать температуру восходящего потока воздуха. План помещения с расположенным на нём обогревателем и датчиками представлен на рисунке 3. Устанавливаем терморегулятор на максимальный режим и включаем обогреватель.

Рисунок 3 - Размещение конвективного обогревателя и контрольные точки

Уже на 10 минуте эксперимента, значительное увеличение температуры регистрируется на 1 и 4 датчике, что показывает движение теплового потока вверх. По графику изменений температуры 1 датчика видно, что конвективный обогреватель не постоянно находится во включенном состоянии. У него срабатывает тепловое реле, которое не дает ему перегреваться. Данные с первого датчика представлены на графике (рисунок3).

Рисунок 4 - Показания температуры 1-го датчика при исследовании

конвективного обогревателя

Изменение температуры на спиртовом термометре зафиксировано спустя 30 минут, но только в точке 10. В точке 9 температура повысилась на 60-ой минуте эксперимента.

Рисунок 5 - Термодинамическая характеристика конвективного

обогревателя

В результате исследований выявлено, что наиболее рациональным решением является применение обоих типов обогревателей. Управление обогревом помещения целесообразно проводить с помощью электронных устройств (соотношение и количество рассчитывается для конкретных помещений).

Литература

1. Беззубцева М.М., Мазин Д.А., Тюпин С.В. Энергетика технологических процессов: лабораторный практикум, 2009. – СПб.: СПбГАУ. – 122 с.

2. Беззубцева М.М., Волков В.С., Фокин С.А. Электротехнология. Практикум по электротехнологическим процессам, 2010. - СПб.: СПбГАУ. – 148 с.

3. Беззубцева М.М., Волков В.С., Котов А.В., Обухов К.Н. Инновационные электротехнологии в АПК: учебное пособие, 2015. – СПб.: СПбГАУ. – 148 с.

Код для цитирования: Скопировать