Расчет сопротивления заземлителя

2.1 Расчет сопротивления заземлителя

Устанавливается необходимое по ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства R_з. Если заземляющее устройство является общим для нескольких электроустановок, то расчетным сопротивлением заземляющего устройства является наименьше из требуемых.

 (2.1)

где расчетное напряжение на заземляющем устройстве принято равным 125 В, т.к. заземляющее устройство используется также для установок подстанции до 1000 В.

I=42 А – наибольший ток через заземление при замыкании на землю со стороны 6 кВ.

 Ом

Согласно ПУЭ R_з4 Ом; 2,974

2.2 Заземляющие устройства

Заземляющее устройство выполним в виде контура, проложенного на глубине 0,7 м, состоящего из вертикальных электродов диаметром 20 мм длиной 2 м и приваренных к их верхним концам горизонтальных электродов из стали диаметром 20 мм на расстоянии друг от друга 4 м.

Общая длина полосы l= м, предварительное количество стержней 46.

2.3 Расчет удельного сопротивления грунта

Определения удельного сопротивления грунта с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзание его зимой.

С_расч=к_с∙с, (2.2)

где с_расч – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом∙м;

с – удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности, Ом∙м;

с=100 Ом∙м для суглинка [6]

к_с – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта;

к_с=1,15–1,45 – для вертикальных электродов [6]

к_с=2,0–3,5 – для горизонтальных электродов [6]

2.3.1 Расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных электродов

с_расч.в=1,25∙100=125 Ом∙м

2.3.2 Расчетное сопротивление грунта для горизонтальных электродов

с_расч.г=3∙100=300 Ом∙м

2.4 Сопротивление растекания одного вертикального электрода

, (2.3)

где r_в – сопротивление одного вертикального заземлителя, Ом;

l – длина заземлителя, м;

d – диаметр электрода, м;

t – глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м

 Ом

Определяется необходимое количество стержней.

, (2.4)

где n_в – количество вертикальных стержней;

ŋ_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящих от расстояния между ними а, их длины l и количества [7]

ŋ_в=0,55 для а/l=2 и n=46

Определяется сопротивление горизонтальных заземлителей

, (2.5)

где l – длина полосы, м

r_г= Ом

Определяется сопротивление полосы в контуре

, (2.6)

где з_г – коэффициент использования соединительной полосы в контуре из вертикальных электродов; [7]

з_г=0,29 при а/l=2 и n=46

 Ом

Определятся необходимое сопротивление вертикальных заземлителей

 Ом

2.5 Уточнение количества стержней

Т.о. окончательно принимаем n^ґ_в=42.

Произведенный расчет выполнен в соответствии с действующими нормативными документами и инструкциями по ПТЭ и ПТБ ООО «Пальмира».

3. Тепловые расчеты

3.1 Определение теплопотерь через ограждения цеха по производству хлебобулочных изделий

3.1.1 Определение теплопотерь через наружные стены

В данной работе при определении тепловых потерь через наружные стены рассматриваем участок цеха по производству хлебобулочных изделий. Здание цеха является одноэтажным. Расчетную температуру наружного воздуха принимаем равной t_нар=-22⁰С; расчетную температуру воздуха внутри помещения принимаем равной t_вн=25⁰С.

Боковые наружные стены помещения изготовлены из кирпича на тяжелом растворе; с внутренней стороны стены покрыты известковой штукатуркой, с внешней – цементной штукатуркой.

d_нар=0,025 м l_нар=1,16 Вт/(м⁰С)

d_к=0,64 м l_к=0,81 Вт/(м⁰С)

d_вн=0,015 м l_вн=0,7 Вт/(м⁰С)

Степень черноты наружной поверхности e=0,9.

Высота здания h=7 м. Скорость ветра W=15 м/с.

Термическое сопротивление многослойной стенки

 (3.1)

Термическое сопротивление у внутренней поверхности стенки

Принимаем температуру внутренней поверхности стенки t_вн.ст=7,416 ⁰С

При внутренней температуре имеем следующие физические свойства воздуха: t_вн=25⁰С – Число Прандтля Pr=0,7036.

Коэффициент кинематической вязкости воздуха n=14,79∙10^-6 м²/⁰С.

Коэффициент теплопроводности воздуха l=2,566∙10^-2 Вт/(м⁰С).

Критерий Грасгофа:

, (3.2)

где b_в-коэффициент объемного расширения воздуха

b_в=1/(273+t_вн)

Dt – перепад температур Dt=t_вн – t_вн.ст

,

l=h – высота здания

Произведение критерия Грансгофа на число Прандтля равно:

При (Gr∙Pr)>10⁹ имеем турбулентный режим.

Определим конвективный коэффициент теплоотдачи при естественной циркуляции воздуха

, (3.3)

,

где h – высота здания.

Термическое сопротивление на внутренней поверхности стенки

, (3.4)

Термическое сопротивление на наружной поверхности здания

Коэффициент теплоотдачи

a_нар=a_к.нар+a_л, (3.5)

где a_к.нар – конвективный коэффициент теплоотдачи

a_л – коэффициент теплоотдачи излучением

Пусть температура наружной поверхности стены t_нар.ст= – 21.164 ⁰С

a_к=f(Re)

Критерий Рейнольдса:

Re = (W∙L)/n, (3.6)

где W – скорость ветра, W=15 м/с;

L – высота здания, L=7 м.

Физические свойства воздуха при t_нар= – 22⁰С:

коэффициент кинематической вязкости воздуха n=11,704∙10^-6 м²/с;

коэффициент теплопроводности воздуха l=2,264∙10^-2 Вт/(м²∙С).

Число Прандтля Pr=0,7174

, (3.7)

, (3.8)

, (3.9)

При Re > 5∙10⁵ критерий Нуссельта можно определить по формуле:

где С=5,7 Вт/(м²К⁴) – коэффициент излучения абсолютно – черного тела

e=0,9 – степень черноты стены.

Проверка температуры наружной и внутренней поверхности стенки

R=R_вн+R+R_нар

R=0,28+0,8331+0,024=1,138 (м²∙С)/Вт

Температура наружной поверхности стенки

t_нар.п=t_нар+((t_вн-t_нар)∙R_нар)/R

t_нар.п=-22+((25+22)∙0,024)/1,138=-21,177⁰С

Dt – расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,5⁰С, следовательно дальнейших приближений делать не надо.

t_вн.п=t_вн – ((t_вн – t_нар)∙R_вн)/R

t_вн.п=25 – ((25+22)∙0,28)/1,138=7,404⁰С

Dt – расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,5 ⁰С, следовательно дальнейшие приближения делать не надо.

Общие теплопотери для цеха

Q=(F∙Dt)/R

где F – поверхность боковых стен цеха, соприкасающихся с наружным окружающим воздухом; F=519,345 м²

Dt – перепад температур; Dt=25 – (–22)=47 ⁰С

R – общее термическое сопротивление; R=1,138 (м²∙С)/Вт

Q=(519,345∙47)/1,138=17798,29 Вт

Общие теплопотери через стены цеха составляют Q_ст=17798 кВт