Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тема 7. Косвенный нагрев сопротивлением
Рассматриваемые вопросы: - косвенный электронагрев сопротивлением; - материалы для нагревательных элементов; - расчет электронагревателей.
Рекомендуемая литература: - Карасенко В.А. и др. Электротехнология. – М.: Колос, 1992. - Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А. Электрический нагрев и электротехнология. Учебное пособие.- М.: Колос, 1976. - Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве. /Под общ. ред. В.Н. Растригина/. – М.: Агропромиздат, 1985. - Глушков А.М., Юдаев И.В. Светотехнтка и электротехнология. ч. 2 «Электротехнология» ФГОУ ВПО «Волгоградская ГСХА». – Волгоград, 2008, (текст).
Краткое содержание Основным узлом ЭТУ, реализующим косвенный нагрев методом сопротивления, являются нагревательные элементы. Материал нагревательных элементов выбирают в зависимости от значения рабочей температуры (tраб) и условий работы. Эти материалы, прежде всего, должны быть: - жаростойкими; - жаропрочными; - технологичными. Основные материалы, из которых изготавливаются нагревательные элементы ЭТУ – это, сталь и следующие сплавы: - хромникелевые (нихромы); - хромалюминивые (фехрали); - хромникельалюминивые (нихром с алюминием). Наиболее применяемые это нихромы: Х20Н80; Х15Н60; Х25Н20; Х23Н18 и т.д. В ЭТУ с рабочими температурами tраб > 1250 0С применяют неметаллические нагреватели из графита, тугоплавких металлов и т. д. Температурный коэффициент сопротивления нагревателей, изготовленных из обычной стали, большой, жаростойкость и жаропрочность невысокие, сопротивление зависит от значения протекающего по ним току. Однако, они дешевле и недефицитны, поэтому их применяют для ЭТУ низкотемпературного нагрева (300…4000С). Нагревательные элементы по конструктивному исполнению разделяются на: - открытые; - закрытые; - герметические. - открытые электронагреватели изготавливают из металлических сплавов в виде ленты или проволоки, свёрнутых в спираль или зигзагообразно. Их крепят на керамических жаропрочных изоляторах в рабочем пространстве ЭТУ. Теплота передаётся конвекцией и излучением. Чем выше температура нагрева, тем большая часть энергии инфракрасного излучения передаётся нагреваемому материалу. - закрытый нагреватель находится в защищённой оболочке. Теплота передаётся в основном конвекцией.
- герметические нагреватели или ТЭН Трубчатые электронагреватели (ТЭН) применяют для нагрева воды, воздуха, растворов электролитов и других сред. ТЭН можно размещать непосредственно в нагреваемой среде.
Рисунок 7.1 - Конструкция ТЭНа: D - диаметр оболочки; L - развернутая длина ТЭН; Lk - длина контактного стержня в заделке
В качестве материала оболочки обычно используют: - медь; - латунь; - углеродистую и нержавеющую сталь. Для рационального размещения ТЭНов в рабочей зоне электротермической установки им придают различную форму и устанавливают при помощи крепёжных устройств. При нагреве газообразных сред для увеличения теплоотдачи от ТЭНов применяют оребрение, выполняемое из материала с хорошей теплопроводностью. Применение такого конструктивного решения способствует снижению габаритных размеров ЭТУ, и следовательно, их металлоёмкости. Основным параметром, характеризующим ТЭН, является удельная поверхностная мощность Pуд, Вт/см2:
Предельное значение Руд ТЭНа определяется условиями работы, допустимыми температурами поверхности спирали, наполнителя и оболочки. Для определения числа нагревателей (необходимо помнить, что n – должно быть кратным трём):
где PЭТУ – мощность установки, Вт; P1 – мощность выбранного ТЭНа, Вт. Цель электрического расчёта нагревателей – определение их размеров (сечение и длины). Исходные данные для расчёта: напряжение питания Uпит; мощность одного нагревателя Рн; условия работы нагревательных элементов, температурный режим. Расчёт нагревателей основан на совместном решении, связывающих электрические и тепловые параметры нагревателей: а также уравнение теплообмена при теплопередаче: - теплопроводностью
- конвекцией
- излучением
где 1 – коэффициент эффективности излучения нагревателей; Руит; Рудк; Руди – удельные поверхностные мощности нагревателей при теплообмене теплопроводностью, конвекцией, излучением, Вт/см2. Удельная поверхностная мощность определяется: Зная конкретные условия работы нагревателей можно определить Рудт; Рудк; Руди.
Для нагревателей круглого сечения поперечный периметр нагревателя и площадь поперечного сечения нагревателя можно определить по формулам:
Можно определить диаметр нагревателя круглого сечения: По расчётному значению диаметра d подбирают ближайший, стандартный диаметр проволоки нагревателя. Длина выбранного провода определяется по формуле:
Для ленточного нагревателя, у которого площадь поперечного сечения и поперечный периметр равны:
где m = b/а; а – толщина ленты; b – ширина ленты. Расчётная толщина нагревателя прямоугольного сечения:
По найденному значению толщины ленты а подбирают стандартную ленту длиной: Основные параметры можно рассчитать упрощённо с использованием таблиц по значениям рабочего тока и расчётной температуре. Температуру рабочей поверхности нагревателя tраб принимают такой, чтобы она была больше технологически необходимой температуры материала. Для расчёта открытого нагревателя круглого сечения используют следующие выражения:
По tрасч и I раб по таблице определяют S сечение (мм2) и диаметр d (мм) проволоки. Нагревательный провод может быть намотан в виде спирали или уложен равномерно на керамический каркас и защищён пластинами из жаропрочного электроизоляционного материала или металла, что повышает температуру элементов. Чтобы выбрать сечение нагревателя по таблице, находят расчётную температуру по формуле: где kм – коэффициент монтажа, учитывающий ухудшение условий охлаждения нагревателя из-за его конструктивного исполнения; kс – коэффициент среды, учитывающий улучшение фактических условий охлаждения нагревателя по сравнению с неподвижной воздушной средой. Для нагревательного элемента из проволоки, свитой в спираль, kм=0,8…0,9; свитой в спираль на керамическом основании – kм=0,6…0,7; для проволоки нагревательных плиток и некоторых трубчатых водонагревателей – kм=0,5…0,6; для проволоки лабораторных печей, электронагревателей пола и почв – kм=0,3…0,4. Меньшее значение kм соответствуют проволочным нагревателям меньшего диаметра, большие большего диаметра. При работе в условиях, отличающихся от свободной конвекции, принимают kс=0,6…0,7 – для нагревателей элементов в воздушном потоке; kс=2,5 – в неподвижной воде; kс=3,0…3,5 – в потоке воды. Температура рабочей поверхности нагревателя должна удовлетворять условию: где tmax - максимально допустимая температура нагревательного элемента. Длину провода определяют по выражению: где d – диаметр проволоки нагревателя, м; ρ – удельное сопротивление материала нагревателя при действительной температуре, Ом·м. Далее компонуют рабочее пространство электротермической установки.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 895; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.219.86.155 (0.014 с.) |