Расчет электронагревателей

При расчете электронагревателей устанавливают тепловую мощность

(кВт∙ч), отдаваемую нагревателем, и температуру нагретого воздуха

в тепляке.

Тепловая мощность нагревателя должна обеспечивать нагрев бетона, а также компенсировать теплопотери. Температура воздуха в тепляке принимается не выше 40°С. Теплоотдача нагревателя зависит от его расположения в нагревательном приборе. Поверхность проводника, осуществляющая нагревание воздуха:

(5.31)

где d – диаметр проводников, мм;

l – длина проводника, м;

μ – коэффициент, значение которого зависит от характера расположения проводника в нагревателе: μ =1 – для свободно расположенных проводников ; μ =0,8 – для проводников, имеющих форму цилиндрических (свободно висящих) спиралей; μ =0,6 – для проводников, навитых на изолированный держатель (например, трубу).

Расчеты проволочных электронагревательных приборов производят в следующем порядке:

1) определяют расчетные значения напряжения питающего тока U (В) и тепловую мощность (кВт/ч);последнюю — путем теплотехнического расчета;

2) выбирают в соответствии с наличием ассортимента материал и диаметр проволоки d (мм);

3) выбирают температуру накала проволоки (ºС) в пределах, указанных в таблице 5.18;

4) в соответствии с выбранным значением температуры накала и материалом определяют удельное сопротивление проводника (Ом∙мм²/м) по формуле

(5.32)

Где а и – коэффициенты,зависящие от материала проволоки (см. табл. 5.18).

Удельное сопротивление также можно определить по графику (рис.5.6).

Рис.5.6. График для определения удельного сопротивления проводников из различных материалов: 1 – сталь; 2 – нихром; 3 – фехраль; 4 – константан

Таблица 5.18

Значения коэффициентов а и для расчета удельного сопротивления проводников

Материал проволоки	а		ºС
Сталь	0,1092	0,00054
Нихром	1,0945	0,00275
Фехраль	1,2478	0,000113
Константан	0,4795	0,000024
Никелин	0,4198	0,00008

В зависимости от температуры накала по таблице 5.19 определяют величину коэффициента поверхностной теплоотдачи проводника α.

Таблица 5.19

Значения коэффициента поверхностной теплоотдачи, ккал/м² час град, металлических проводников разных диаметров (по данным Н. И. Пентковского)

d, мм	ºС
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
2,5
3,5

В соответствии с установленными выше величинами, а также с характером расположения проводника в нагревателе определяют температуру воздуха (ºС), достигаемую в результате его нагрева:

(5.33)

Полученное значение должно быть не ниже значения, принятого при теплотехническом определении величины ; допускается превышение до 10%, если температура воздуха остается в пределах, указанных в технических условиях. При неудовлетворительном результате определения необходимо произвести пересчет на измененные условия расчета (диаметр проволоки, материал, температура накала, напряжение).

Если величина

(5.34)

А₁- коэффициент характеристик свойства бетона

получается равной или превышающей разность температур , то нагреватель должен быть разделен на п отдельных элементов, включаемых параллельно.

При этом расчет каждого элемента производится на тепловую мощность , а величина А уменьшается обратно пропорционально квадрату величины п.

(5.35)

После окончательного подбора всех приведенных выше факторов определяют длину проводника (м)

(5.36)

и приступают к конструированию нагревателя.

При конструировании цилиндрических спиралей следует принимать:

а) шаг спирали, т. е. расстояние между смежными витками:

б) средний диаметр спирали:

(5.37)

для нихрома – для фехраля и стали –

в) длину спирали:

(5.38)

где m – шаг спирали