Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Электротехнологические установки, Полезная информация

Приближенные методы расчета нагревателей

 

Приближенные методы расчета нагревателей В практических расчетах часто применяют приближенные методы расчета нагревателей, основанные на использовании экспериментальных данных (в виде таблиц или графических зависимостей), которые отражают связь между силой тока нагрузки (Iн), температурой, размерами сечения и диаметром. Графические зависимости или табличные данные получены для определенных (стандартных) условий, когда проволока натянута горизонтально в спокойном воздухе при температуре 293 К.

Действительную температуру Тд поверхности приводят к расчетной Тр (табличной) при помощи коэффициентов монтажа и среды:

где kм и kc — коэффициенты монтажа и среды. Для стандартных условий kM = kc = 1.

Коэффициент монтажа учитывает ухудшение теплоотдачи в реальном нагревателе по сравнению со стандартными условиями, в которых получены табличные данные (kм ≤ 1). Для проволочной спирали в неподвижном воздухе kм = 0,8...0,9, для спирали на изоляционном каркасе (стержне) kм = 0,7, для спирали или провода в ТЭН, электрообогреваемом полу, почве, панели kм = 0,3...0,4.

Коэффициент среды учитывает улучшение теплоотдачи по сравнению со стандартными условиями за счет воздействия нагреваемой среды (kc ≥1). Для проволочной спирали, проволоки в подвижном воздухе kc = 1,1...4,0, для нагревателей защищенного и герметического исполнения в неподвижной воде kc =2,5, для нагревателей в подвижной воде kc = 2,8...3. Значения kc и kм для других условий работы приведены в справочной литературе.

Допустимые нагрузки на нихромовую проволоку, подвешенную горизонтально в спокойном воздухе при расчетной температуре

Допустимые нагрузки на нихромовую проволоку, подвешенную горизонтально в спокойном воздухе при расчетной температуре

Действительная температура сопротивления (проволоки) в нагревателях открытого исполнения определяется технологическими условиями нагреваемой среды. Если температура теплоотдающей поверхности нагревателя не ограничивается нагреваемой средой, то действительную температуру нагревательного сопротивления принимают из условия Тд ≤ Тmax (Тmax — максимально допустимая температура нагревателя (проволоки)).

По принятой схеме соединения нагревателей силу тока одного нагревателя определяют по формуле

где Рф — фазная мощность ЭТУ, Вт, Uф — фазное напряжение сети, В, Nc—число параллельных ветвей (нагревателей) на одну фазу.

В соответствии с Тр и Iн по справочным таблицам определяют площадь сечения и диаметр.

Необходимую длину, м, нагревательной проволоки на одну секцию (нагреватель) находят по выражению

где ρт — удельное электрическое сопротивление проволоки при действительной температуре, Ом-м.

Практический интерес представляют методы расчета, используемые на специализированных предприятиях при изготовлении нагревателей герметического исполнения (ТЭН). Исходными данными для расчета ТЭН являются:

  • номинальная мощность

  • напряжение нагревателя,

  • активная длина его оболочки

  • нагреваемая среда.

Параметры оболочки ТЭН

Параметры оболочки ТЭН

Спираль для ТЭН рассчитывают в такой последовательности:

1. В соответствии с номинальной мощностью и развернутой длиной по справочной таблице выбирают необходимую активную поверхность нагревателя и определяют удельный поверхностный тепловой поток, Вт/см2, на наружной поверхности оболочки нагревателя:

Расчетный тепловой поток не должен превышать предельно допустимого значения, т.е. Фа ≤ Фа.доп.

2. Предварительно определяют диаметр, мм, нагревательного сопротивления (проволоки)

где Фа.доп.пр — допустимый удельный тепловой поток на поверхности проволоки, Вт/см2. Значение ФА доп.пр принимают по справочной таблице в зависимости от рабочей среды и характера нагрева.
По справочникам находят ближайший больший по сортаменту диаметр проволоки.

Допустимый удельный тепловой поток на поверхности нагревателя и проволоки

Допустимый удельный тепловой поток на поверхности нагревателя и проволоки

Параметры нихромовой проволоки (Х15Р60)

Параметры нихромовой проволоки (Х15Р60)

3. Номинальное сопротивление, Ом, спирали при рабочей температуре

4. Номинальное сопротивление, Ом, спирали при 293 К

5. Сопротивление спирали для намотки

где koбc — коэффициент, учитывающий изменение сопротивления проволоки в результате опрессовки методом обсадки.

6. Активная длина, м, нагревательной проволоки

где Rl — электрическое сопротивление 1 м проволоки, Ом/м

7. Действительный удельный тепловой поток, Вт/см2, на поверхности нагревательной проволоки

где Al — поверхность 1 м нагревательной проволоки, см2/м.

Если Фа.пр > Фа.доп.пр, то необходимо увеличить диаметр проволоки.

8. Активное число витков спирали

где lв — длина витка спирали, мм.

9. Общее число витков спирали с учетом необходимой навивки на концы контактных стержней из расчета 10 витков на конец стержня

10. Шаг спирали, мм, до обсадки

где lад — активная длина нагревателя до обсадки, мм.

Расчетное значение lш проверяют по условиям:

11. Общая длина спирали




Статьи близкие по теме:
  • Расчет ТЭНа
  • Полезные советы по работе с нихромом
  • Трубчатые электрические нагреватели - ТЭНы: устройство, выбор, эксплуатация ...
  • Причины выхода из строя нагревательных элементов электрических печей
  • Конструкции нагревательных элементов электрических печей



  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Кабельные муфты IEK