Электрооборудование электротермических установок. Печагин Е.А - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а 1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Цель работы
. Изучить устройство и принципы расчета электрических нагревателей сопротивления (НС), исследовать
нагрузочные характеристики, коэффициенты среды и монтажа нагревателей.
М е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я
По литературе [1, с. 46 – 68; 2, с. 63 – 94] изучить материалы и конструкции нагревателей сопротивления, методы их те-
плового и электрического расчета.
Основная задача расчета резистивных нагревателей состоит в определении их сечения
S
и длинны
l
для заданного на-
пряжения электрической сети
U
, при котором будет выделена необходимая мощность
P
.
Сопротивление нагревательного элемента при рабочей температуре
S
l
P
U
R
t
ρ==
2
, Ом,
где ρ
t
– удельное электрическое сопротивление (Ом · м) материала нагревателя при рабочей температуре
t
,
°C.
Допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя
l
P
F
P
P
П
д
==
, Вт/м
2
,
где
F
– площадь боковой поверхности нагревателя, м
2
; П
– периметр поперечного сечения нагревателя, м.
Из предыдущих выражений можно выразить:
д
2
ПP
P
P
SU
l
t
=
ρ
=
, отсюда
д
2
2
П
PU
P
S
t
ρ
=
.
Для проволочного нагревателя круглого сечения
;П dπ=
4
2
d
S
π
= .
Выражаем
диаметр
нагревателя
3
д
22
2
4
PU
P
d
t
π
ρ
=
,
м
.
Длина
нагревателя
для
данного
диаметра
2
д
2
4 P
PURS
l
t
πρ
=
ρ
=
,
м
.
Аналогичным
образом
можно
рассчитать
параметры
нагревателя
любого
другого
сечения
,
например
,
для
проводника
в
виде
ленты
:
S = a · b
;
П
=
2(
а + b
)
=
2(
m +
1)
а
,
где
a
b
m =
;
a
–
толщина
;
b
–
ширина
ленты
.
Также
можно
производить
приближенный
расчет
по
допустимой
плотности
тока
материала
j
доп
(
для
нихрома
j
доп
=
4…30
А
/
мм
2
):
доп
j
I
S =
.
При
превышении
допустимой
температуры
резко
возрастает
процесс
окислительного
разрушения
НС
,
и
нагреватель
выходит
из
строя
.
Для
нихромов
ориентировочно
t
доп
= 1100 °
С
,
фехраля
– 600 °
С
,
стальной
проволоки
– 300 °
С
.
Определение
рабочей
температуры
нагревателя
производится
в
тепловой
части
расчета
.
Тепловой
расчет
производится
по
формулам
теории
теплопередачи
и
для
большинства
случаев
связан
с
известными
трудностями
и
громоздкими
вычисле
-
ниями
[1,
с
. 55 – 63; 2, c. 71 – 81].
Поэтому
в
практических
расчетах
часто
применяют
приближенные
методы
,
основанные
на
использовании
экспериментальных
данных
(
в
виде
таблиц
и
графических
зависимостей
),
которые
отражают
связь
между
силой
тока
нагрузки
I
,
температурой
,
размерами
сечения
и
диаметром
.
Графические
зависимости
или
табличные
данные
[1,
с
. 65,
табл
. 3.9; 2,
с
. 93,
табл
. 6,7]
получены
для
определенных
(
стандартных
)
условий
,
когда
проволока
натянута
горизон
-
тально
в
спокойном
воздухе
при
температуре
293
К
.
Действительную
температуру
t
д
поверхности
приводят
к
расчетной
t
p
(
табличной
)
при
помощи
коэффициентов
монтажа
и
среды
:
t
p
=
t
д
K
м
K
с
,
где
K
м
и
K
с
–
коэффициенты
монтажа
и
среды
.
Для
стандартных
условий
K
м
= K
с
= 1.
Коэффициент
монтажа
учитывает
ухудшение
теплоотдачи
в
реальном
нагревателе
по
сравнению
со
стандартными
ус
-
ловиями
,
в
которых
получены
табличные
данные
(
K
м
≤
1).
Для
проволочной
спирали
в
неподвижном
воздухе
K
м
= 0,8…0,9;
для
спирали
на
изоляционном
каркасе
(
стержне
)
K
м
= 0,7;
для
спирали
или
провода
в
трубчатом
электронагревателе
(
ТЭН
),
электрообогреваемом
полу
,
почве
,
панели
K
м
= 0,3…0,4.

Страницы