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畜舍建设
奶牛电加热保温饮水槽的设计与应用
发布者：华北牲畜交易中心 发布时间：2010-03-23 浏览次数：3641
我国北方地区冬季气温较低，奶牛饮冰冷水会造成牛奶产量降低、流产等。奶牛电加热保温饮水槽可有效解决这些问题，保证冬季牛饮水温度在8℃~15℃，提高牛奶产量和整体饲养、管理水平，对增加养殖的经济效益具有极其重要作用。笔者结合国内外奶牛饮水器的设计制作经验，试验开发出这种新型电加热饮水槽，并在试验中取得成功，以下就这种电加热饮水槽的组成及设计原理介绍如下：产品组成及特点
主要由电器加热控制系统、盛水槽体、支撑固定架、给排水管、专利浮子五部分组成。
电器加热控制系统本电加热饮水器采用220V交流电变压为24V，功率依据外界环境温度及风速等计算，加热温度可进行调节。另外装有液位传感器和温度传感器，由配电箱统一控制。
盛水槽体盛水槽体采用保温结构，内外层均采用不锈钢材料，保温层采用聚氨脂填充，进排水口设在槽体两侧底部。
支撑固定架支撑固定架为不锈钢支腿，表面整洁美观。
给水管进水管与预留的给水管连接，配备保温棉，特别寒冷的地区加电加热带等保温防冻措施。
专利浮子专利浮子是特殊设计的，能够确保不漏水。
设计依据加热系统功率的计算（以6牛位上表面积1.2平方米的饮水器为例）。
电加热功率损耗计算主要有以下几部分：水的表面积与空气的对流、水的表面积蒸发、水与不锈钢材料的传导、水温度的提升吸热。
水的表面积与空气对流散热功率损耗P1=ME1T△。
M表示饮水槽水的表面积，通过计算为1.2平方米。
E1表示1平方米温度差为1度时的散热系数。
T△表示水的表面积温度与水槽外环境的温度差。
水的表面积蒸发吸热主要和风速、水的表面积、温度差是正比例关系。当风速一定时P2=ME2T△。
水与不锈钢材料的热传导也和水的表面积、温度差都有正比例关系，定义为P3=M3E3T△（M3≈2M）。
以上的E1、E2、E3查资料系数都比较小又不好选择，我们推导以下公式：P1+P2+P3=ME1T△+ME2T△+M3E3T△=MT△（E1+E2+2E3）即总的水槽散热功率P=MT△（E1+E2+2E3）我们将（E1+E2+2E3）定义为总的散热系数，当加热器的功率P电=P=MT△（E1+E2+2E3）时，我们定义总的散热系数为平衡散热系数即E平,由于查找各分项散热系数不好确定，我们可以根据实际经验取E平，有下列公式P电=P=MT△（E1+E2+2E3）=MT△E平。
通过在内蒙古呼和浩特、多伦现场及冷库内试验测试得出的多组实际经验数据是：6牛位加热功率是600瓦的饮水器，外界温度为-20℃，水槽内液位高度20厘米的时候，水槽内水温度为5℃；外界温度为-15℃时，水槽内水温度为10℃等等；所以有：
600=1.2×25E平E平=600÷1.2÷25=20瓦因此，如果外界温度为-20℃，水槽内液位高度20厘米的时候，要让水槽内水温度为10℃，即温度差为30℃时，则水槽加热功率要增大到720瓦，才能维持平衡；高于平衡功率的部分用来加热饮水槽内的水温达到要求的水温。
主要由电器加热控制系统、盛水槽体、支撑固定架、给排水管、专利浮子五部分组成。
电器加热控制系统本电加热饮水器采用220V交流电变压为24V，功率依据外界环境温度及风速等计算，加热温度可进行调节。另外装有液位传感器和温度传感器，由配电箱统一控制。
盛水槽体盛水槽体采用保温结构，内外层均采用不锈钢材料，保温层采用聚氨脂填充，进排水口设在槽体两侧底部。
支撑固定架支撑固定架为不锈钢支腿，表面整洁美观。
给水管进水管与预留的给水管连接，配备保温棉，特别寒冷的地区加电加热带等保温防冻措施。
专利浮子专利浮子是特殊设计的，能够确保不漏水。
设计依据加热系统功率的计算（以6牛位上表面积1.2平方米的饮水器为例）。
电加热功率损耗计算主要有以下几部分：水的表面积与空气的对流、水的表面积蒸发、水与不锈钢材料的传导、水温度的提升吸热。
水的表面积与空气对流散热功率损耗P1=ME1T△。
M表示饮水槽水的表面积，通过计算为1.2平方米。
E1表示1平方米温度差为1度时的散热系数。
T△表示水的表面积温度与水槽外环境的温度差。
水的表面积蒸发吸热主要和风速、水的表面积、温度差是正比例关系。当风速一定时P2=ME2T△。
水与不锈钢材料的热传导也和水的表面积、温度差都有正比例关系，定义为P3=M3E3T△（M3≈2M）。
以上的E1、E2、E3查资料系数都比较小又不好选择，我们推导以下公式：P1+P2+P3=ME1T△+ME2T△+M3E3T△=MT△（E1+E2+2E3）即总的水槽散热功率P=MT△（E1+E2+2E3）我们将（E1+E2+2E3）定义为总的散热系数，当加热器的功率P电=P=MT△（E1+E2+2E3）时，我们定义总的散热系数为平衡散热系数即E平,由于查找各分项散热系数不好确定，我们可以根据实际经验取E平，有下列公式P电=P=MT△（E1+E2+2E3）=MT△E平。
通过在内蒙古呼和浩特、多伦现场及冷库内试验测试得出的多组实际经验数据是：6牛位加热功率是600瓦的饮水器，外界温度为-20℃，水槽内液位高度20厘米的时候，水槽内水温度为5℃；外界温度为-15℃时，水槽内水温度为10℃等等；所以有：
600=1.2×25E平E平=600÷1.2÷25=20瓦因此，如果外界温度为-20℃，水槽内液位高度20厘米的时候，要让水槽内水温度为10℃，即温度差为30℃时，则水槽加热功率要增大到720瓦，才能维持平衡；高于平衡功率的部分用来加热饮水槽内的水温达到要求的水温。
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