Сравнительный анализ основных технических характеристик тепловентиляторов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ 

УНИВЕРСИТЕТ

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу  «Методы и средства измерений»

на тему: «Сравнительный анализ основных технических характеристик тепловентиляторов»

Студентка                                                                             О. Флянц

 группы Укд-31

 Научный руководитель                                                         А.Ф. Ширялкин

г. Ульяновск

2011 

СОДЕРЖАНИЕ 

В последнее время в России важнейшим  фактором, определяющим конкурентоспособность продукции, является ее качество. И именно повышение качества является на данный момент одним из условий  укрепления и развития национальной экономики. Одной из гарантий качества продукции является соответствие ее технических характеристик требованиям ГОСТа, по которому данная продукция выпускается.

В условиях современной российской рыночной экономики соответствие продукции требованиям государственного стандарта становится условием преодоления торговых барьеров, обеспечения производителю места на рынке. Поэтому сегодня все больше российских предприятий, предпринимателей стремятся к тому, чтобы характеристики выпускаемой ими продукции соответствовали требованиям государственных стандартов.

Соответствие технических характеристик  выпускаемой продукции ГОСТу  проверяется проведением испытаний  продукции. Методы проведения таких испытаний описаны в государственных стандартах соответствующей продукции.

На данный момент в России распространено использование различного рода обогревателей, в том числе и тепловентиляторов. Тепловентиляторы предназначены для  создания и поддержания постоянного теплового режима, как в жилых, так и в складских помещениях, мастерских. Обогрев тепловыми вентиляторами является одним из наиболее экономичных.

Таким образом, целью нашей работы будет исследование методов испытаний технических характеристик продукции.

• Объект исследования – тепловентилятор «Хевел – 4М» и тепловентилятор «BALLU BFH/C-ED »

Предмет исследования – методы испытаний технических характеристик тепловентиляторов «Хевел – 4М» и «BALLU BFH/C-ED»

• 1.1. Понятие вентилятора

Вентиляторами называют воздуходувные  машины, обеспечивающие полное давление до 30 кПа (3000 кгс/м²).

Конструктивно все вентиляторы  разбиты на три основных типа: радиальные (центробежные), осевые, диаметральные. Наибольшее распространение получили вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые. В настоящее время в технике применяют модификации радиальных вентиляторов – прямоточные, дисковые, вихревые, смерчевые.

Область применения вентиляторов того или иного типа определяется особенностями их характеристик. Например, величиной давления, развиваемого лопастным колесом вентилятора. Вентиляторы оценивают по удельной быстроходности, которая связывает между собой частоту вращения и давление.

«Вентиляторы условно разделяют  на три группы в зависимости от величины максимального давления, развиваемого вентилятором при номинальном режиме: низкого, среднего и высокого (ГОСТ 5976 - 73)»[1, с. 30] .

Вентиляторы низкого давления создают  полное давление до 1 кПа (100кгс/м²). К ним относятся вентиляторы средней и большой быстроходности, у которых рабочие колеса имеют широкие листовые лопатки. Максимальная окружная скорость по прочности таких колес не превышает 50 м/с.

Вентиляторы среднего давления создают  полное давление от 1 до 3 кПа (от 100 до 300 кгс/м²). Вентиляторы имеют лопатки, загнутые как по направлению вращения колеса, так и против этого направления. Максимальная окружная скорость достигает 80 м/с.

Вентиляторы высокого давления создают  полное давление свыше 3 кПа (300 кгс/м²). Рабочие колеса вентиляторов высокого давления, как правило, имеют лопатки, загнутые назад, так как они более эффективны. Окружная скорость рабочих колес больше 80 м/с.

Разделение вентиляторов по давлению является условным, так как любой  вентилятор высокого давления при уменьшении частоты вращения может оказаться вентилятором среднего давления.

«Например, вентилятор высокого давления 8 кПа (800 кгс/м²) при снижении частоты вращения в 2 раза будет развивать давление примерно 2 кПа (200 кгс/м²), то есть окажется в области среднего давления. При снижении частоты вращения в 3 раза вентилятор будет развивать давление около 0,9 кПа (область низкого давления)» [1, с. 31].

Область применения вентиляторов различного типа определяется также уровнем  шума, возникающего при работе. Центробежные вентиляторы относительно большего давления при небольшой частоте вращения (об/м) создают относительно малый шум благодаря высоким коэффициентам давления. Осевые вентиляторы с невысоким коэффициентом давления работают при значительных окружных скоростях и создают большой шум.

Центробежные вентиляторы применяют  при разветвленных сетях воздуховодов со значительными потерями давления, а также для перемещения воздуха, засоренного механическими примесями в виде пыли и дымовых газов (дымососы).

Диаметральные вентиляторы – сравнительно новые машины, которые еще недостаточно широко применяются. Их целесообразно  использовать в специальных вентиляционных установках, когда подача воздуха без поворота потока дает возможность получить большую компактность установки (местные кондиционеры, вентагрегаты).

Осевые вентиляторы появились  позже радиальных, но область их применения быстро расширяется. Их целесообразно устанавливать при больших подачах воздуха и малых давлениях (больших быстроходностях). Осевые вентиляторы широко используют там, где важна компактность установки, когда вентилятор можно установить в окне или отверстии стены, в отопительных и местных вентиляционных агрегатах, в установках воздушного душирования для рециркуляции в системах кондиционирования воздуха.

Крышными называют вентиляторы  любого типа, устанавливаемые на вертикальной оси в коротком патрубке в отверстии через покрытие здания. Такие вентиляторы предназначены для вытяжных вентиляционных систем без воздуховодов.

Так как рассматриваемый в данной работе тепловентилятор относится к центробежным вентиляторам, расскажем о них поподробнее.

• 1.1.1. Центробежные вентиляторы

В зависимости от условий работы выпускаются центробежные вентиляторы общего назначения, коррозионно-стойкие (для перемещения коррозионных газовых сред), искрозащитные, пылевые, дутьевые и дымососы.

«Вентиляторы центробежные общего назначения служат для перемещения неагрессивных газообразных сред с температурой не выше 80°С, содержащих липкие вещества, волокнистые материалы, а также пыли и другие твердые примеси в количестве не более 100 мг/м³»[2, с. 8]. Обычный радиальный вентилятор представляет собой лопаточное рабочее колесо турбинного типа (рис. 1.1.).

При вращении рабочего колеса 2 воздух, поступающий через входной коллектор 1, попадает в каналы между лопатками колеса 4, под действием возникающей центробежной силы он перемещается по этим каналам. Собирается спиральным корпусом 3 и направляется в его выпускное отверстие.

«Достоинства центробежного вентилятора: высокий КПД (> 80%), высокая равномерность подачи, относительная простота регулирования подачи. Недостаток: подача зависит от сопротивления сети» [2, с. 21].

• 1.1.2. Анализ тепловентилятора

Тепловентилятор - переносной теплогенерирующий прибор, предназначенный для создания и поддержания постоянного теплового режима в складах, мастерских, гаражах, квартирах, на строительных площадках и прочих жилых и нежилых помещениях.

Обогрев тепловыми вентиляторами  является наиболее экономичным решением с точки зрения оценки затрат капиталовложений на киловатт            устанавливаемой мощности. Это объясняется тем, что очень часто тепловые вентиляторы обеспечивают реализацию большей мощности на одну установку, чем, например, длинноволновые обогреватели.

Переносные модели (рис. 1.2.) укомплектованы кабелем, просты в подключении и эксплуатации.

Очень важно при подключении  тепловентиляторов их правильное размещение. Это необходимо с целью моделирования более ровной температуры в помещении и максимального рассеивания зон повышенной температуры, формирующихся вокруг вентиляторов.

Варианты расположения тепловых вентиляторов различны. Они должны быть установлены  так, чтобы потоки теплого воздуха  создавали хорошее распределение воздуха в помещении. Правильное размещение поможет выровнять температуру вблизи окон и дверей.

Тепловентилятор может использоваться как дополнение к системам отопления или для каких-либо технологических целей (сушка поверхности после покраски). Особенностью тепловентилятора, благодаря создаваемой им принудительной конвекции в сочетании с высокой производительностью, является быстрый нагрев воздуха в требуемом помещении.

В тепловентиляторе предусмотрено  автоматическое отключение агрегата при перегреве нагревательных элементов. Это обеспечивает высокий уровень безопасности аппарата и одновременно позволяет поддерживать заданный температурный режим в помещениях различного объема.   

  Переносные тепловентиляторы  по-настоящему незаменимы при осушении помещений на строительных площадках. Легко устанавливаются и могут использоваться как для полного обогрева помещения, так и для создания дополнительного тепла. Тепловентиляторы могут использоваться как для бытовых нужд, так и для технологических целей (например, сушка поверхности после покраски).

• 1.2. Показатели качества тепловентиляторов

Качество изделия включает различные  конструктивные и технологические свойства, обуславливающие трудоемкость производства изделия и эффективность его эксплуатации, определяющие приспособленность изделия к техническому обслуживанию и ремонтам, хранению и транспортированию.

Для объективной оценки качества любой  продукции ее свойства необходимо охарактеризовать количественно. Показатели качества используются для получения объективной количественной информации о качестве конкретного вида продукции или группы разнородной продукции.

В структуре показателя качества можно  выделить следующие элементы: наименование, формулировку, размерность, численное  значение (номинальное и предельное). У некоторых показателей качества может отсутствовать размерность, формулировка может совпадать с наименованием.

Для оценки качества продукции важно  определить показатели качества все  показатели качества в целом называются технико-экономическими, поскольку они характеризуют как технические особенности продукции, так и экономическую эффективность ее применения и производства.

Рассмотрим более подробно технико-экономические  показатели качества.

Показатели назначения - одна из важнейших групп показателей качества, характеризующих назначение, область применения, производительность, транспортабельность, конструктивные и другие специфические особенности изделия.

Для тепловентиляторов наиболее часто  используются следующие показатели назначения:

• номинальная производительность – количество работы, выполняемой в единицу времени (м³ · мин ^-1);
• номинальная мощность нагревательного элемента – расход энергии на час работы тепловентилятора (кВт).

Показатели назначения часто используются в качестве основы для классификации продукции.

Так, отмеченные выше показатели используются в структуре кода для условного обозначения тепловентиляторов, являющихся объектом исследования в данной работе (рис. 1.3.)

Рис. 1.3. Структура кода для условного обозначения тепловентиляторов

Показатели надежности – одна из важнейших групп показателей качества продукции машиностроения.

Надежность – сложное свойство изделия, определяемое четырьмя составляющими свойствами: безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Для тепловентиляторов наиболее часто  употребляются следующие показатели назначения:

Показатели безотказности - характеризуют  свойство изделия сохранять работоспособность  в течение некоторой наработки  без вынужденных перерывов:

• безотказная наработка (ч);
• средняя наработка на отказ (ч).

Показатели долговечности характеризуют  свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов:

• установленный срок службы (лет).

Показатели ремонтопригодности характеризуют  приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов:

• среднее время восстановления работоспособного состояния тепловентилятора (ч).

Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень использования или применения в данном изделии стандартизированных и унифицированных деталей, блоков и других составных элементов:

• коэффициент межпроектной унификации (%).

Показатели безопасности характеризуют механические, электрические, термические, пожаро - и взрывоопасные:

• вероятность возникновения пожара (в расчете на один прибор в год);
• корректированный уровень звуковой мощности тепловентиляторов (дБА);
• среднее квадратическое значение виброскорости тепловентиляторов (мм/с);
• уровень допускаемых радиопомех, создаваемых тепловентиляторами при работе;
• наличие терморегулятора или иных устройств, отключающих прибор от сети при ненормальной работе.

• 1.3. Выводы исследования

В первой главе было рассмотрено:

- понятие вентилятора;

- семейство тепловентиляторов;

- классификация  тепловентиляторов;

        - показатели  качества тепловентилятора;

В целом, уточняя цель работы: исследование методов испытаний технических характеристик тепловентилятора на предмет их соответствия ГОСТу, как гарантии качества изготовления  и безопасности данных приборов - хотелось бы также отметить, что в работе можно выделить следующие задачи:

• исследование технических характеристик тепловентиляторов;
• проведение анализа соответствия технических характеристик продукции стандарту, по которому данная продукция была выполнена;
• классифицирование и сравнение характеристик по электрической безопасности, конструкции изоляционного материала и т.д. тепловентилятора «Хевел – 4М» согласно ГОСТ по электрической безопасности приборов;
• изучение методов испытаний технических характеристик данного прибора на электрическую безопасность.

• 2.1. Сравнительный анализ основных технических характеристик тепловентилятора и ГОСТ 17083-87

Проведенное сравнительное исследование инструкции по эксплуатации тепловентилятора «Хевел-4М»,“Ballu BFH/C-ED”  и ГОСТ 17083-87 [10, с. 4] вывели следующее соответствие между техническими параметрами, указанными в этих документах (табл. 2.1.).

Таблица 2.1.

Соответствие основных характеристик  тепловентилятора «Хевел-4М» ,“Ballu BFH/C-ED” и ГОСТ 17083-87

Таким образом, питание тепловентилятора осуществляется от электрической сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 (± 22 по ГОСТ 17083-87)В; тепловентилятор снабжен элементами комфортности:

• термовыключателем для защиты от перегрева,
• кронштейном для изменения направления воздушного потока в вертикальной плоскости, который одновременно является ручкой для переноса тепловентилятора,
• отсеком для хранения шнура со съемной крышкой.

Данный тепловентилятор имеет  условное обозначение ТВ 1,25/1,6 «Хевел – 4М» ГОСТ 17083 – 87, в котором согласно ГОСТ 17083 – 87 указывается (рис. 2.1)

Рис. 2.1. Структура кода для условного обозначения ТВ «Хевел – 4М»

То есть так обозначается тепловентилятор  с номинальной мощностью нагревательного элемента 1,25 кВт, номинальной производительностью 1,6 м³ · мин ^-1, с фирменным названием «Хевел» и номером модели 4М.

• 2.2. Классификация тепловентилятора по ГОСТ 27570.0 - 87

1. По ГОСТ 27570.0 – 87 (п. 2.2.9. – 2.2.10.) [8, с. 3-4]:

Съемный гибкий кабель или шнур - гибкий кабель или шнур, предназначенный для питания прибора или других целей, который присоединяют к прибору посредством соответствующего соединительного устройства.

Шнур питания - гибкий кабель или  шнур, предназначенный для подключения прибора к сети, который крепится или монтируется на приборе одним из следующих способов:

X - способ крепления, при котором гибкий кабель или шнур может быть легко заменен без помощи специальных инструментов другим гибким кабелем или шнуром, не требующим специальной подготовки;

М - способ крепления, при котором  гибкий кабель или шнур может быть легко заменен без применения специального инструмента специальным кабелем или шнуром, например шнуром с формованным защитным устройством или с обжатыми окончаниями, или может быть заменена часть прибора, выполненная заодно со шнуром;

Y - способ крепления, при котором гибкий кабель или шнур может быть заменен только с помощью специального инструмента, применяемого либо для получения доступа к соединению, либо для осуществления соединения.

Z - способ крепления, при котором гибкий кабель или шнур не может быть заменен без разрушения или повреждения прибора.

Тепловентилятор типа «Хевел – 4М» имеет способ крепления шнура Y.

2. Согласно ГОСТ 27570.0 – 87 (п. 2.2.11. – 2.2.15) [8, с. 4-5]:

Провода питания - комплект проводов, присоединенных к прибору изготовителем, предназначенных для подключения к стационарной проводке и расположенных в специальной соединительной коробке или отсеке, которые находятся внутри прибора или прикреплены к нему.

Основная изоляция - изоляция токоведущих  частей, обеспечивающая основную защиту от поражения электрическим током.

Дополнительная изоляция - независимая изоляция, дополняющая основную изоляцию и предназначенная для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения основной изоляции.

Двойная изоляция - изоляция, состоящая  из основной и дополнительной изоляции.

Усиленная изоляция - единая система изоляции токоведущих частей, которая в условиях, предусмотренных настоящим стандартом, обеспечивает такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.

В тепловентиляторе типа «Хевел – 4М» применена основная и двойная изоляции проводов питания.

3. По ГОСТ 27570.0 – 87 (п. 2.2.16. – 2.2.20) [8, с. 4-6]:

Прибор класса 0 - прибор, при котором  защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией; это значит, что отсутствуют средства для присоединения доступных токопроводящих частей, если таковые имеются, к защитному проводу стационарной проводки. В случае повреждения основной изоляции защита от поражения электрическим током может быть обеспечена только окружающей средой.

Прибор класса 0I - прибор, имеющий, по крайней мере, повсюду основную изоляцию и зажим для заземления, но снабженный питающим кабелем или шнуром без заземляющего провода и штепсельной вилкой без заземляющего контакта, которая не может быть включена в розетку с заземляющим контактом.

Прибор класса I - прибор, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается как основной изоляцией, так и дополнительными мерами безопасности, при которых доступные токопроводящие части соединены с защитным заземляющим проводом стационарной проводки так, что доступные токопроводящие части не могут оказаться под напряжением в случае повреждения основной изоляции.

Прибор класса II - прибор, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается как основной изоляцией, так и дополнительными мерами безопасности, такими как двойная или усиленная изоляция, при этом не должно быть никакого подсоединения к защитному заземлению, а условия установки не обеспечивают дополнительных мер безопасности.

Прибор класса III - прибор, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается питанием безопасным сверхнизким напряжением и в котором не возникает напряжение большее, чем безопасное сверхнизкое напряжение.

Данный тепловентилятор относится  к приборам II класса.

4. По ГОСТ 27572.0 – 87 (п. 2.2.19.) [8, с. 5] такие приборы могут иметь различную конструкцию. Например:

1) прибор, имеющий прочный и практически  сплошной кожух из изоляционного материала, который покрывает все металлические части, за исключением небольших деталей, таких как заводская табличка, винты и заклепки, которые изолированы от токоведущих частей изоляцией, по крайней мере, эквивалентной усиленной изоляции; такой прибор называют прибором класса II с изолирующим кожухом;

2) прибор, имеющий практически сплошной  металлический кожух, в котором повсюду применена двойная изоляция, за исключением тех частей, где применена усиленная изоляция и где применение двойной изоляции явно нецелесообразно; такой прибор называют прибором класса II с металлическим кожухом;

3) прибор, в котором сочетаются оба типа конструкции.

По степени защиты от поражения  электрическим током тепловентилятор  «Хевел-4М» относится к приборам II класса с изолирующим кожухом.

5. По ГОСТ 27570.0 – 87 (п. 2.2.24. – 2.2.28.) [8, с. 6-7]:

Переносной прибор – прибор, который перемещают во время работы или который может быть легко перемещен, когда прибор подключен к источнику питания.

Ручной прибор – прибор, который  при нормальной эксплуатации держат в руке; двигатель, если он имеется, составляет неотъемлемую часть прибора.

Стационарный прибор – прибор, жестко закрепленный или прибор, имеющий  массу свыше 18 кг и не имеющий  ручек для переноса.

Закрепленный прибор – прибор, который крепится к опоре или  закрепляется каким-либо другим способом в определенном положении.

Встраиваемый прибор – прибор, предназначенный для установки в шкафах или кухонных блоках, в подготовленных нишах в стене или других подобных местах.

Тепловентилятор «Хевел-4М» относится  к переносным приборам.

• 2.3.Сравнение характеристик по электрической безопасности тепловентилятора «Хевел-4М»  и “Ballu BFH/C-ED” с ГОСТ 27570.0 - 87

Проведя сравнительное исследование инструкции по эксплуатации тепловентилятора «Хевел-4М» и ГОСТ 27570.0-87, вывели следующее соответствие между техническими параметрами по электрической безопасности (табл. 2.3.).

Таблица 2.3.

Исследование технических параметров по электрической безопасности тепловентилятора и ГОСТ 2757.0 – 87

Окончание таблицы 2.3.

Отличительные особенности тепловентилятора «Хевел-4М»

Тепловентилятор ТВ 1,25/1,6 кВт  «Хевел-4М» центробежный, универсальный, со ступенчатым регулированием мощности нагревательного элемента, предназначен для создания прохлады в жаркое время при температуре окружающей среды до плюс 40°С и обогрева бытовых и подобных им помещений при температуре окружающей среды от плюс 5 до плюс 15°С.

Особенности:

• Ступенчатое регулирование производительности и мощности нагревательного элемента;
• Летом может использоваться как обычный вентилятор;
• Наличие термовыключателя обеспечивает автоматическое отключение от сети в случае перегрева.

Отличительные особенности тепловентилятора Ballu BFH/C-ED:

• Режимы: теплый, горячий воздух
• Ступени мощности: 1000/2000 Вт
• Керамический нагревательный элемент
• LED-дисплей
• Таймер на отключение
• Угольный фильтр
• Пульт ДУ
• 2 термостата безопасности (от перегрева и возгорания)
• Защита от опрокидывания
• Вращающийся корпус

• 2.4. Выводы исследования

В целом основными техническими характеристиками тепловентилятора являются его величина напряжения, производительная мощность, масса, количество ступеней регулирования мощности нагревательного элемента.

В результате классифицирования характеристик  тепловентилятора «Хевел-4М» по ГОСТ 27570.0-87 можно сделать вывод, что данный электрический прибор относится к переносным прибором II класса по защите от поражения электрическим током с изолирующим кожухом и в нем применяется Y- способ крепления кабеля, основная и двойная изоляция проводов питания.

Электрическая безопасность данного  прибора проверяется испытаниями  на соответствие характеристик по электрической  безопасности тепловентилятора требованиям ГОСТ 27570.0 –87.

Так как объектом исследования данной работы является тепловентилятор, бытовой  электрический прибор, то большое  значения имеют испытания данного прибора на электрическую безопасность. Проверка характеристик прибора направлена на то, чтобы его эксплуатация была безопасной и не могла возникнуть опасность для людей даже в случае небрежного обращения с прибором, которое возможно при нормальном обслуживании. Проверку осуществляют путем проведения соответствующих испытаний. Уточним, что испытания проводятся на электрическом приборе, который относится к переносным прибором II класса по защите от поражения электрическим током с изолирующим кожухом и в нем применяется Y- способ крепления кабеля, основная и двойная изоляция проводов питания.