4. По Iр = 6,3 А и tр = 696 °C по таблице нагрузок для выбранного сплава (таблица 5.5 [2]) находим d = 0,6 мм.
Затем, определяем геометрические параметры ТЭНа, руководствуясь рекомендуемыми соотношениями (5.57) [2]:
(2.4)
(2.5)
где h – шаг спирали, мм;
dсп.нар. – наружный диаметр спирали, мм;
dтр.вн. – внутренний диаметр трубки. Толщина оболочки приближенно равна 0.1.dтр.нар., следовательно:
(2.6)
Получаем:
Пользуясь соотношениями (2.4) и (2.5), получаем:
Определяем необходимую длину проволоки спирали по формуле (4.59) [2]:
(2.7)
где r20 – сопротивление нихрома при 20°С, r20 = 1.1.10-6Ом.м (таблица 5.4 [2]);
a – температурный коэффициент сопротивления нихрома, a = 16.8.10-6°С-1 (таблица 5.4 [2]);
В итоге имеем:
Число витков спирали определяем по формуле (15) [1]:
(2.8)
где dсп – средний диаметр витка спирали, для данного случая принимаем dсп = dсп.нар. -d= 8,3-0,6 =0,005м.
Получаем:
Активную длину ТЭНа определяем по формуле (16) [1]:
ТЭНа 2.9)
Окончательно получаем:
Величина Lакт должна быть равной 0.48м. Допустимое отклонение – не более 3%.
Проверяем:
Так как допустимое отклонение 0,8% <= 3% в пределах нормы, то делаем вывод, что диаметр проволоки d подобран верно, параметры ТЭНа dсп, h определены правильно.
Проверочный тепловой расчет ТЭНа.Задача этого расчета состоит в определении температуры поверхности оболочки tтр спроектированного ТЭНа и температуры спирали tсп.
Температура трубки ТЭНа определяется по формуле (19) [1]:
(2.10)
где P –мощность ТЭНа, P =1,8 кВт;
tв – средняя температура воздуха в калорифере, °С;
a – коэффициент теплоотдачи от ТЭНа к воздуху, Вт/(м2.°С).
Средняя температура воздуха в калорифере определяется по следующей формуле:
(2.11)
где t1 – температура поступающего (холодного воздуха), из условия задания t1 = -8 °С;
t2 – температура выходящего (нагретого) воздуха, определяется по формуле (17) [1]:
(2.12)
где L – стандартная подача ЭКУ
Имеем:
Подставляя числовые значения в формулу (2.11), определяем среднюю температуру воздуха в калорифере:
Коэффициент теплоотдачи от ТЭНа к воздуху a определяем по номограмме 3 [1] при следующих параметрах:
- шаг оребрения: Sр = 3.5.10-3м [1];
- высота оребрения: hр = 14.10-3м [1];
- отношение: hр/Sр = 14/3.5 = 4.0;
- отношение: dтр.нар./Sр = 13/3.5 = 3.7;
Скорость воздуха в калорифере определяется по формуле (21) [1]:
(2.13)
где f – площадь поперечного сечения канала калорифера в месте наиболее заполненном нагревателями, определяется по формуле (22) [1]:
(2.14)
где H – высота канала (окна), H = 140мм;
zр – число ТЭНов в одном вертикальном ряду, zр = 2.
В итоге, имеем:
По формуле (2.13) определяем скорость движения воздуха в калорифере:
Окончательно, определяем a = 45Вт/(м2.°С).
Подставляя рассчитанные значения определяем температуру трубки tтр:
Полученная температура трубки удовлетворяет следующие условия:
0 комментариев