По Iр = 6,3 А и tр = 696 °C по таблице нагрузок для выбранного сплава (таблица 5.5 [2]) находим d = 0,6 мм

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: