2020-04-20
146
) Определяем рабочий ток
Р:= 500 Вт, U:= 220 В, I= 2,273 А
) Выбираем материал нагревательного элемента - двойной нихром.
Рассчитываем его рабочую температуру tраб, которая не должна превышать допустимую для выбранного материала или сплава.
tmax:= 120ºС.
) Определяем коэффициент монтажа Км и коэффициент среды Кс и рассчитываем фиктивную температуру.
Км = 0.4 принимаем для ТЭНа
Кс = 2.5 для воздушного потока со скоростью 5м/с
tраб = 1100
tp = Kм*Kc*tраб tp = 1,1*103
) По рабочему току I и расчетной температуре по таблице находим диаметр проволоки d (мм) и площадь сечения S (мм2).
d:= 0,19мм S = 0.028 мм2
) Определяем длину проволоки одного элемента
ρ20= 1.1* 10-6 (Ом*м)
α = 16.6*10-6- коэффициент теплопередачи для нихрома 1/градус
l = 2,45 м
) Определяем другие геометрические размеры нагревателя.
Диаметр спирали D = 8d D = 1,52 мм
Шаг спирали H = 2d Н = 0,38 мм
Число витков nс = 511,421 витков
Длина спирали
lс = Н*nс*10-3 lc = 0.194 м
Бытовой тепловентилятор
) Определяем рабочий ток
Р:= 500 Вт U:= 220 В
|
|
|
I= 2,273 А
) Выбираем материал нагревательного элемента - двойной нихром.
Рассчитываем его рабочую температуру tраб, которая не должна превышать допустимую для выбранного материала или сплава.
tmax:= 120ºС.
) Определяем коэффициент монтажа Км и коэффициент среды Кс и рассчитываем фиктивную температуру.
Км = 0.8 принимаем для ТЭНа
Кс = 2.1 для воздушного потока со скоростью 5м/с
tраб = 400
tp = Kм*Kc*tраб tp = 672
) По рабочему току I и расчетной температуре по таблице находим диаметр проволоки d (мм) и площадь сечения S (мм2).
d:= 0,24мм S = 0.045 мм2
) Определяем длину проволоки одного элемента
ρ20= 1.1* 10-6 (Ом*м)
α = 16.6*10-6- коэффициент теплопередачи для нихрома 1/градус
l = 3,954 м
) Определяем другие геометрические размеры нагревателя.
Диаметр спирали D = 8d D = 1,92 мм
Шаг спирали H = 2d Н = 0,48 мм
Число витков nс = 653,465 витков
Длина спирали lс = Н*nс*10-3 lc = 0.314 м
3. Расчет нагревательного элемента ЭТУ методом удельной мощности.
Рассчитываем бытовой нагреватель с нагревательным элементом из нихромовой проволоки:
P=0.5 кВт U=48 В 
Где U - напряжение питания, В- мощность одного нагревательного элемента, Вт
- температура нагреваемой среды, 
- рабочая температура спирали нагревательного элемента, 
- коэффициент теплопроводности воздуха 
- коэффициент кинематической вязкости воздуха 
- скорость воздуха 
В разделе 2, при расчете нагревательного элемента бытового нагревателя, мы приближенно определили область в которой следует искать оптимальный диаметр нихромовой проволоки.
Определим удельное электрическое сопротивление при температуре 
, 
, 
|
|
|
Выразим удельную мощность через электротехническое выражение:
Выразим удельную мощность через теплотехническое выражение:
Итак, имеем систему из двух уравнений:
f1 (d) = 
; (Вт/ 
)
f2 (d) = 
; (Вт/ )
Решим систему уравнений:
Так как по таблице допустимых токов получили, что d = 1 мм, но расчётное (оптимальное) значение диаметра следует искать при
d < 1
Находим диаметр: d=0.9713 мм
Руд=53040 Вт/
При d=0.9713 мм f1 (d) ≈ f2 (d). Т.е. примем оптимальный диаметр проволоки d = 0, 97 мм, а Руд=53040 Вт/
автоматизация электротермический нихромовый безопасность
4. Материалы, применяемые при изготовлении нагревательных элементов электротермических установок
