Для определения одного из главных параметров провода ТЭНа используют два метода расчета: по допустимой удельной поверхностной мощности и с помощью таблицы токовых нагрузок.
Во втором методеиспользуют таблицу токовых нагрузо, составленную по
экспериментальным данным. Для того чтобы воспользоваться указанной
таблицей, необходимо определить расчетную температуру нагрева,
связанную с действительной (или допустимой) температурой провода
соотношением Tр=KмKсTд/ Для нагревательного элемента из провода, свитого в спираль …
Допустимая удельная поверхностная мощность PF=PF,
где Р – мощность проволочного нагревателя, Вт;
F=dl – площадь поверхности нагревателя, м2; l – длина провода, м.
Согласно первому методу
где д – удельное электрическое сопротивление материала провода при действительной температуре, Ом•м; U – напряжение проволочного нагревателя, В; PF – допустимые значения удельной поверхностной мощности для различных нагревателей:
Во втором методе используют таблицу токовых нагрузок (см. таблицу 1), составленную по экспериментальным данным. Для того чтобы воспользоваться указанной таблицей, необходимо определить расчетную температуру нагрева Tр, связанную с действительной (или допустимой) температурой провода Tд соотношением:
Tр=KмKсTд,
где Kм – коэффициент монтажа, учитывающий ухудшение условий охлаждения нагревателя из-за его конструктивного исполнения; Kс – коэффициент среды, учитывающий улучшение условий охлаждения нагревателя по сравнению с неподвижной воздушной средой.
Для нагревательного элемента из провода, свитого в спираль, Kм=0,8…0,9; то же, с керамическим основанием Kм=0,6…0,7; для провода нагревательных плиток и некоторых ТЭНов Kм=0,5…0,6; для провода электронагревателей пола, почвы и ТЭНов Kм=0,3…0,4. Меньшее значение Kм соответствует нагревателю меньшего диаметра, большее – большего диаметра.
При работе в условиях, отличающихся от свободной конвекции, для нагревательных элементов в воздушном потоке принимают Kс=1,3…2,0; для элементов в неподвижной воде Kс=2,5; в потоке воды – Kс=3,0…3,5.
Если заданы напряжение Uф и мощность Pф будущего (проектируемого) нагревателя, то его ток (на одну фазу)
Iф=PфUф
По расчетному значению тока нагревателя для требуемой расчетной температуры его нагрева по таблице 1 находят необходимый диаметр нихромового провода d и рассчитывают необходимую длину провода, м, для изготовления нагревателя:
где d – выбранный диаметр провода, м; д – удельное электрическое сопротивление провода при действительной температуре нагрева, Ом•м,
д=20[1+р(Tд-20)],
где р – температурный коэффициент сопротивления, 1/оС.
Для того чтобы определить параметры спирали из нихрома, принимают средний диаметр витков D=(6…10)d, шаг спирали h=(2…4)d,
число витков
длину спирали lсп=hn.
При расчете ТЭНов следует помнить, что сопротивление провода спирали после опрессовки ТЭНа
где k(у.с) – коэффициент, учитывающий уменьшение сопротивления спирали; по опытным данным k(у.с)=1,25. Следует также учитывать, что удельная поверхностная мощность провода спирали больше в 3,5…5 раз удельной поверхностной мощности на трубке ТЭНа.
В практических расчетах ТЭНа сначала определяют температуру на его поверхности Tп=Tо+PRт1,
где Tо – температура окружающей среды, °С; P – мощность ТЭНа, Вт; Rт1 – термическое сопротивление на границе трубка – среда, оС/Вт.
Без рубрики Нет комментариев