Тема 2. Энергетические основы электротехнологии

Рассматриваемые вопросы:

- характеристики ЭМП;

- превращение ЭМП в другие виды;

- технологические проявления поля.

 

Рекомендуемая литература:

- Басов А.М. и др. Электротехнология. Учебное пособие. – М.: Агропромиздат, 1985.

- Карасенко В.А., Заяц Е.М., Баран А.Н., Корко В.С. Электротехнология. – М.: Колос, 1992, (текст).

- Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А., Электрический нагрев и электротехнология. Учебное пособие. – М.: Колос, 1976.

 

Краткое содержание

Электромагнитное поле – одна из форм существования материи, характеризующаяся совокупностью взаимосвязанных и взаимно обуславливающих электрического и магнитных полей. Распространение электромагнитного поля сопровождается электромагнитной энергии, представляющей собой сумму энергий электрического и магнитного полей. Изменениям электрического и магнитного полей сопутствует превращение электрической энергии в магнитную и магнитной в электрическую.

Электромагнитное поле может существовать (проявляться) в различных формах: электрического поля, магнитного поля, электромагнитных волн, электрического тока и других электрических и магнитных явлений. Каждая из этих форм поля несет соответствующую ей энергию: электростатическую, магнитную, электромагнитную, электродинамическую и др. Набольшее применение получила электродинамическая, или электрическая, энергия - энергия электрического тока.

Каждый из видов энергии электромагнитного поля имеет определенные технологические свойства – способность поглощаться в вещественных средах и превращаться в тепловую, механическую, химическую или биологическую энергию.

Известно, что всё разнообразие форм и проявлений электричества подчиняется общим законам электромагнитного поля, описываемым системой уравнений Максвелла. Полная система уравнений Максвелла представляет собой математическую модель поля, из которой однозначно вытекают все его свойства, энергетические характеристики и возможные превращения.

Для переменного электромагнитного поля в неподвижной однородной и изотропной среде полная система уравнений имеет вид:

rot = ;

rot =

= ;

;

;

div ;

div = 0

где - напряженность магнитного поля, А/м;

- плотность полного тока, А/м²;

- напряженность электрического поля, В/м;

- магнитная индукция. Тл;

время, с;

- удельная электрическая проводимость, См/м;

- электрическая индукция, Кл/м²

- объемная плотность свободных электрических зарядов, Кл/м³;

- скорость движения свободных зарядов, м/с;

- абсолютная диэлектрическая проницаемость вещества, Ф/м;

- абсолютная магнитная проницаемость вещества, Гн/м.

Основное проявление электромагнитного поля в вещественных средах – электрический ток. Плотность полного тока включает:

плотность тока проводимости.

_пр = , пропорционального напряженности электрического поля;

плотность тока электрического смещения

 

_см = ,

пропорционального скорости изменения напряженности ;

плотность тока переноса зарядов в разреженном газе:

 

_пер = ,

пропорционального скорости движения зарядов.

Уравнения, записанные для мгновенных значений векторов, - основные уравнения электромагнитного поля. Для изотропных сред при синусоидально изменяющихся во времени векторах и первое (без учета _пер) и второе уравнения Максвелла можно представить в комплексной форме:

rot =

 

rot = - j

 

Уравнение представляет собой обобщенный закон полного тока в дифференциальной форме, устанавливающий одну из важнейших связей между электрическими и магнитными явлениями: протекание в среде тока (проводимости, смещения или переноса) вызывает в ней магнитное поле (rot ). Уравнение выражает в дифференциальной форме закон электромагнитной индукции Фарадея - Максвелла: изменение магнитного поля во времени ( возбуждает в среде электрическое поле (rot ). Уравнение представляет собой закон Ома в дифференциальной форме.

Основными параметрами электромагнитного поля служат векторы напряженности электрического и магнитного полей. Электрическое и магнитное поля – две взаимно связанные и взаимно обуславливающие составляющие единого электромагнитного поля. Каждое из них характеризуется своей энергией, значение которой зависит не только от параметров поля, но и от электрофизических свойств среды.

Движение энергии в электромагнитном поле характеризуется вектором Пойнтинга

представляющим собой поток энергии, В∙А/м², переносимой электромагнитными волнами за единицу времени через единичную поверхность, перпендикулярную направлению движения энергии. Направление вектора перпендикулярно векторам и и совпадает с направлением движения энергии (распространения электромагнитных волн).

Энергия, поступающая в единицу времени в некоторый объем V, ограниченный поверхностью А,

 

,

Знак минус перед интегралом означает, что поток энергии направлен внутрь тела навстречу нормали к элементарной поверхности тела dА. В целом поток энергии – величина положительная. Так, как скалярное произведение [ ] < 0.

Превращение энергии электромагнитного поля (ЭМП) в другие виды происходит при поглощении электромагнитных волн средами. Интенсивность поглощения и направленность превращений зависит от электрофизических свойств и частоты поля.

Электромагнитная волна, распространяясь в поглощающей среде, ослабляется в направлении распространения. Поток энергии, определяемой вектором Пойнтинга, является функцией расстояния z от поверхности среды и убывает по экспоненциальному закону

 

S_z = S_e exp (-2kz),

 

где S_e - поток энергии на поверхности среды, В∙А/м²; k – коэффициент затухания волны, м^-1.

Интенсивность затухания волны и, следовательно, поглощение энергии, определяются коэффициентом затухания k, представляющим собой функцию электрофизических свойств среды и частоты поля. Для поглощающих сред коэффициент k определяется формулой:

 

k = ,

где - угловая скорость поля, рад/с.

Коэффициент затухания для металлов:

 

k =

 

Из анализа зависимости следует, что вследствие высокой проводимости металлов электромагнитные волны в них быстро затухают даже на сравнительно низких частотах.

Магнитное действие тока отражает глубинную, неразрывную связь электрических и магнитных явлений, основанную на природе микромира вещества: протекание тока всегда сопровождается возникновением магнитного поля. На использовании взаимодействия магнитных полей и электрического тока и их взаимопревращении основан электромеханический метод преобразования электрической энергии в электродвигателях и других электромеханических устройствах. Магнитные поля используют и непосредственно в технологических процессах для изменения структуры и свойств неживой и живой материи, воздействуя на неё на молекулярном уровне.

Термическое действие тока проявляется в нагреве сред, в которых он протекает.

Механические силы поля в отличие от электродвижущих сил, действующих на элементарные заряды внутри тел, механически воздействуют на заряженные макротела, проводники с током, электро- и магнитострикционные тела, производя механическую работу по перемещению тел или изменению их объема и плотности.

Химическое действие тока состоит в том, что его протекание в проводниках II рода (электролитах) сопровождается электролизом – окислительно-восстановительными реакциями на электродах, в результате которых получают новые вещества с новыми химическими свойствами.

Биологическое действие заключается в том, что ток (поле) влияет на протекание жизненных процессов в биологических объектах. Это влияние может быть как стимулирующим, так и угнетающим.

Превращение энергии электромагнитного поля в другие формы или виды происходит в строгих количественных соотношениях, определяемых законами термодинамики. Поступающая в приемник (систему тел) электроэнергия не «потребляется» и не «расходуется», а в соответствии с законом сохранения и превращения энергии переходит из одного вида в другой (первый закон термодинамики), причем эти превращения протекают в определенном направлении – в направлении возрастания энтропии системы (второй закон термодинамики).

Закон сохранения и превращения энергии позволит составить энергетический баланс системы, поглощающий энергию электромагнитного поля, и рассмотреть те преобразования энергии, которые происходят в системе.

 

 

3.3 Тема 3. Общие закономерности преобразования электрической энергии в другие виды

Рассматриваемые вопросы:

- преобразование электрической энергии в тепловую;

- прямое и косвенное преобразование;

- преобразование электрической энергии в механическую и химическую;

- действие электрического тока (поля) на биологические объекты.

 

Рекомендуемая литература:

- Басов А.М. и др. Электротехнология. Учебное пособие. – М.: Агропромиздат, 1985.

- Карасенко В.А., Заяц Е.М., Баран А.Н., Корко В.С. Электротехнология. – М.: Колос, 1992, (текст).

- Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А., Электрический нагрев и электротехнология. Учебное пособие. – М.: Колос, 1976.

- Утешев У. Электротехнические установки в животноводстве. Учебное пособие. – Алма-Ата: Каз СХИ, 1988.

 

Краткое содержание

Преобразование электрической энергии в тепловую сопровождается затратой работы (энергии) электромагнитного поля.

Существуют два термодинамически обратных пути или две схемы преобразования электрической энергии в тепловую:

схема прямого преобразования - когда энергия различных форм электричества поглощается телами и превращается в них в теплоту. Количество выделяющейся теплоты эквивалентно (с учетом потерь) работе внешних ЭДС, затраченной на производство поглощенной энергии;

схема косвенного преобразования, когда электрическая энергия в тепловую не превращается, а используется лишь для переноса теплоты от одной среды к другой, причем температура источника теплоты может быть ниже температуры приемника. Количество перенесенной теплоты может в несколько раз превышать затраченную на это электрическую энергию.

Прямое преобразование энергии электромагнитного поля в теплоту состоит в том, что энергия поля тем или иным способом передается атомам и молекулам нагреваемой среды и расходуется на повышение интенсивности их теплового движения.

Энергия может передаваться непосредственно электромагнитными волнами оптического диапазона (инфракрасные лучи, лучи лазера),частота которых лежит в диапазоне собственных частот тепловых колебаний атомов и молекул вещества. Атомы и молекулы служат здесь приемниками электромагнитной энергии. Такой способ применим для нагрева любых материалов.

Приёмниками электромагнитной энергии более низких частот являются входящие в состав веществ свободные или связанные элементарные электрические заряды (электроны, ионы), которые под действием электрического поля приобретают упорядоченное движение, образуя электрические токи: в проводниках – ток проводимости, в диэлектриках – токи поляризации и электрического смещения, которые называют в совокупности полным током электрического смещения или просто током смещения. В полупроводниках возможны токи всех видов.

В проводниках токи возникают за счет их включения в электрическую цепь; воздействие переменным магнитным полем (в металлах); индуцированием высочастотным электрическим полем (в проводниках II рода - электролитах). В первом случае в проводниках протекают токи проводимости: электронной – в проводниках I рода и ионной – в проводниках II рода. Индуцируемые в металлах переменным магнитным полем токи называют вихревыми, по природе они не отличаются от токов электронной проводимости. В электролитах высокочастотное электрическое поле возбуждает токи поляризации.

Количество теплоты, Дж, выделяющейся в единице объёма проводника в единицу времени (удельный тепловой поток),

 

,

а количество теплоты, выделившееся во всем объёме V за время ,

 

Q = .

Если значения и постоянны по объёму тела, то получим известное выражение закона Джоуля – Ленца

 

Q =

 

В диэлектриках электрическая энергия преобразуется в тепловую вследствие непрерывного смещения связанных зарядов – тока электрического смещения, протекающего под действием быстропеременного электрического поля. Протекание тока сопровождается работой сил поля по преодолению сопротивления вещества диэлектрика движению связанных зарядов. Затраченная полем энергия, эквивалентная этой работе, выделяется в диэлектрике в форме теплоты.

Для системы неподвижных тел при неменяющихся их свойствах, характеризуемых величинами , , , и при отсутствии сторонних ЭДС баланс электромагнитной энергии, поступающей в тело, описывается теоремой Умова – Пойтинга:

- =

Уравнение выражает закон сохранения энергии электромагнитного поля в объеме V поток энергии, поступающей в единицу времени в виде вектора Пойнтинга в объём V, огражденный замкнутой поверхностью А, расходуется на выделение в объеме V джоулевой теплоты:

 

 

Р=

и на изменение энергии электромагнитного поля

 

Данное выражение позволяет определить те преобразования энергии, которые происходят при изменении поля во времени.

Представим теорему Умова – Пойнтинга в комплексной форме:

 

S = -

 

Вещественная составляющая правой части представляет собой активную мощность Р, а мнимая – реактивную мощность Q. Полная мощность в системе:

S = P + j∙Q

 

Вектор Пойнтинга направлен внутрь проводника, нормально к его боковой поверхности. Следовательно, энергия втекает в проводник из окружающей среды через поверхность А = . Через основания цилиндра энергия не втекает, так как вектор касателен к ним. Поток энергии в единицу времени

 

,

 

т.е. мы приходим к выражению, описывающему закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме.

Прямое преобразование связано с большими расходами электрической энергии на тепловые процессы: невозможно получить на 1 кВт∙ ч затраченной электроэнергии более 3600 кДж теплоты. Этим объясняется все более возрастающая роль и значение косвенного преобразования, основанного на использовании тепловых насосов и теплообменных систем.

Наиболее распространены компрессионные (термомеханические) и полупроводниковые (термоэлектрические) тепловые насосы, которые переносят теплоту от холодной среды к более горячей.

Наиболее совершенны и перспективны термоэлектрические тепловые насосы, в которых промежуточным энергоносителем служит электрический ток. В основе метода лежат эффекты, наблюдаемые в цепи термоэлемента, составленного из двух спаянных по концам разнородных проводников. Если спаи поместить в среды с разными температурами, то появится разность потенциалов. Это явление носит название эффекта Зеебека, а возникающая на концах термоэлемента разность потенциалов - термоэлектродвижущей силой (термо ЭДС). Эффект Зеебека используют в измерительной технике (термопары и др.) и в термоэлектрических генераторах. Термо ЭДС зависит от свойств материалов, ветвей термоэлементов и разности температур спаев. В простейшем случае её определяют по выражению:

 

Е = (,

 

где , - коэффициенты термо ЭДС ветвей термоэлементов, В/К; Т₁, Т₂ – температуры спаев, К.

Значение и знак коэффициентов термо ЭДС зависят от природы ветвей термоэлемента, например для никеля = -20,8∙10^-6 В/К, железа = +11,6∙10^-6 В/К и т.д. Если в цепь термоэлемента включить источник ЭДС и пропускать по ней постоянный электрический ток, то один спай будет охлаждаться и поглощать теплоту Ф_П, а другой нагреваться и выделять её. Это явление носит название эффекта Пельтье.

Количество теплоты Пельтье Q_П выделяемое или поглощаемое в спае за время при силе тока I:

 

Q_П = П/ = ( ∙Т/

 

где П = ( ∙П – коэффициент Пельтье, В; Т - температура спая, К

Преобразование электрической энергии в механическую основано на использовании механических сил, испытываемых телами в электромагнитном поле. Иногда их называют электродинамическими, или пондеромоторными силами. Механическая работа в электромагнитном поле может совершаться лишь при перемещении или изменении размеров тела.

В электрическом и магнитном полях разные по свойствам тела испытывают разные по характеру механические воздействия. Электрическое поле оказывает механические воздействия на заряженные и незаряженные диэлектрики, магнитное поле - на проводники стоком и без него. Однако все виды механических сил в электромагнитном поле имеют одну физическую основу - являются результатом взаимодействия полей с электрическими зарядами, входящими в состав тел: свободными или индуцированными полями.

Плотность механических сил для квазистационарных электрического f_э и магнитного f_м полей определяется выражениями:

 

f_э = ;

 

f_м = [ ]-

 

где - плотность свободных зарядов в диэлектрике; и - плотность вещества диэлектриков и проводников.

Первая составляющая правой части равенства представляет собой объемную механическую силу, испытываемую в электрическом поле свободными зарядами диэлектриков. Вторая и третья составляющие правой части выражения представляют собой силы, действующие на диэлектрики при их поляризации.

Под действием этих сил некоторые виды диэлектриков (кварц, титанат бария и др.) деформируются в электрическом поле. Это явление, известное как электрострикция, или обратный пьезоэлектрический эффект, широко используется для преобразования электрической энергии в энергию механических ультразвуковых колебаний.

Первая составляющая сил f_м представляет собой механическую силу, действующую на проводник с током в магнитном поле. Её нетрудно представить известной формулой для силы, действующей на элемент проводника dl с током I,

,

которая лежит в основе электромеханического способа преобразования энергии в электродвигателях и других преобразователях.

Взаимодействие магнитного поля с молекулярными токами магнетиков создает в телах объемные механические силы двух видов:

силу, пропорциональную величине Н² (вторая составляющая f_м), под действием которой в неоднородных магнитных полях магнетики втягиваются или выталкиваются в область наибольшей напряженности поля. На этом основано, например, действие электромагнитов;

силу пропорциональную grad H², под действием которой некоторые виды металлов и сплавов (железо, никель, пермаллой и др.) деформируются в магнитном поле. Это явление известно как магнитострикция, которую, как и электростанцию, широко используют в ультразвуковой технике.

В основе преобразования электрической энергии в химическую лежит явление электролиза, состоящее в том, что электрический ток способен выделять из электролитов, помещенных между электродами, частицы вещества, осаждать на электродах и интенсифицировать из взаимодействие. На отрицательном электроде всегда выделяются ионы металлов и водорода, на положительном электроде – остаток химического соединения. На границе электролит – электрод между ионами и электродами происходит обмен электронами и энергией.

При определенных условиях плотность тока J на электродах, характеризующая скорость химических реакций, линейно зависит от напряжения:

 

J= J₀∙n∙F∙ ,

 

где J₀ - плотность тока обмена (скорость реакции без наложения электрического поля);

n - число электронов, участвующих в реакции (заряд химически активного иона);

F – число Фарадея;

- универсальная газовая постоянная;

- температура электролита.

Это выражение по структуре аналогично закону Ома, переписав его в виде:

 

,

где = R /(J₀ ) – сопротивление химической реакции

Убеждаемся, что перенапряжение линейно зависит от силы тока. Изменением силы тока можно регулировать интенсивность реакций.

Количество вещества, выделившегося за время , определяется первым законом Фарадея.

 

m_э = ,

 

где - электрохимический эквивалент вещества, г/Кл; I – ток системы.

Внешние искусственные электрические воздействия оказывают на биологические объекты неизмеримо более глубокое и сложное влияние, чем на «неживые» тела, ибо затрагивают в первую очередь жизненные функции организма. Это имеет большое практическое значение для сельскохозяйственного производства, где основные предметы труда так или иначе связаны с биологическими объектами.

Взаимодействие внешнего электромагнитного поля с живыми объектами происходит на уровне клеточных мембран, которые являются первичными структурами ткани и наиболее чувствительными приемниками энергии поля.

Каждая клетка представляет собой микроэлектрохимическую систему с мембранами – электродами и электролитом - внутриклеточной жидкостью. Протекание внешнего тока сопровождается электролизом. В системе происходит концентрационная поляризация свободных зарядов – накопление разноименных ионов на противоположных сторонах мембраны, ориентационная и активационная поляризация связанных зарядов вещества мембраны.

Биологическое действие электрического поля (тока) зависит от его параметров: напряженности Е поля, амплитудного значения плотности тока J, частоты , формы тока Ф, времени воздействия эффект Э является сложной функцией перечисленных факторов:

 

Э= F(E ,

 

а также их парных и тройных сочетаний, причем для каждого объекта требуются свои параметры тока (поля) и режимы воздействия.

 

 

3.4 Тема 4. Способы преобразования электрической энергии в тепловую

Рассматриваемые вопросы:

- способы преобразования;

- характеристики и область применения;

- электротермическое оборудование (ЭТО), характеристики, применение;

- задачи и содержание расчета;

- тепловой расчет, законы теплопередачи.

 

Рекомендуемая литература:

- Басов А.М. и др. Электротехнология. Учебное пособие. – М.: Агропромиздат, 1985.

-Карасенко В.А., Заяц Е.М., Баран А.Н., Корко В.С. Электротехнология. – М.: Колос, 1992.

- Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А., Электрический нагрев и электротехнология. Учебное пособие. – М.: Колос, 1976.

- Утешев У. Электротехнические установки в животноводстве. Учебное пособие. – Алма-Ата: Каз СХИ, 1988.

- Глушков А.М., Юдаев И.В. Светотехнтка и электротехнология. ч. 2 «Электротехнология» ФГОУ ВПО «Волгоградская ГСХА». – Волгоград, 2008, (текст).

 

Краткое содержание

При электрическом нагреве в материале создаётся электрическое поле. Способы его образования могут быть различными:

- электрическое поле в проводнике создаётся при непосредственном его подключении к источнику Э.Д.С. Под действием поля свободные заряды (ионы, электроны) начинают перемещаться, приобретая кинетическую энергию. Сталкиваясь с нейтральными атомами и молекулами, они отдают запас кинетической энергии, который расходуется на увеличение теплового движения частиц, и температура вещества повышается.

- электрическое поле в проводнике, расположенном в индукторе, наводится переменным магнитным полем. Наведённое электрическое поле вызывает движение свободных зарядов, энергия которых, как и в первом случае, превращается в теплоту.

- электрическое поле в диэлектрике, находящемся в конденсаторе, вызывает движение связанных зарядов, которые под влиянием электрического поля смещаются один относительно другого только в некоторых пределах. Смещение происходит с «трением», что приводит к выделению теплоты.

С точки зрения термодинамики, теплота – это мера внутренней энергии системы, связанная с молекулярным (тепловым) движением, независящая от механического движения тел или их взаимного расположения. Изменение внутренней энергии происходит под действием внешних факторов и может осуществляться либо затратой работы, либо путём теплообмена. Преобразование электрической энергии в тепловую сопровождается затратой работы (энергии) электромагнитного поля.

Существуют два термодинамических обратных способа или две схемы преобразования электрической энергии в тепловую: схема прямого преобразования и схема косвенного преобразования.

Принцип прямого преобразования энергии электромагнитного поля в тепловую состоит в том, что энергия поля тем или иным способом передаётся (сообщается) атомам или молекулам нагреваемой среды и расходуется на повышение интенсивности их теплового движения. Косвенное преобразование. Принцип косвенного преобразования состоит в том, что электрическая энергия в тепловую энергию не превращается, а используется лишь для переноса теплоты от одной среды (источника теплоты) к другой (потребителю теплоты), причём температура источника теплоты может быть ниже температуры приёмника.

Электротермические установки (ЭТУ) классифицируют по следующим признакам:

- по способу превращения электрической энергии в тепловую и другим признакам;

- по роду тока;

- по частоте тока;

- по способам теплопередачи;

- по технологическому назначению;

-по напряжению питания;

- по рабочей температуре.

Классификация ЭТУ по способу преобразования электрической энергии в тепловую:

- нагрев сопротивлением прямой и косвенный;

- нагрев электрической дугой;

- нагрев в переменном магнитном поле – индукционный способ;

- нагрев в переменном электрическом поле – диэлектрический способ;

- нагрев электронным пучком;

- нагрев квантами (инфракрасный, лазерный способы нагрева);

- плазменный нагрев;

- термоэлектрический нагрев.

Классификация электротермических установок по роду тока:

- постоянного тока;

- переменного тока.

Классифицируют электротермические установки по частоте тока:

- промышленной частоты (50 Гц);

- повышенной частоты;

- высокой частоты;

- сверхвысокой частоты.

По виду нагрева ЭТУ можно разделить на 2 группы:

- прямого нагрева;

- косвенного нагрева.

Электротермические установки по режиму работы делят на 2 группы:

- непрерывного действия;

- периодического действия.

По рабочей температуре различают ЭТУ:

- низкотемпературные (до 500…600⁰С);

- среднетемпературные (до 1250⁰С);

- высокотемпературные (свыше 1250⁰С).

Электротермические установки бывают напряжением:

- до 1кВ;

- свыше 1кВ;

-безопасного напряжения.

По технологическому назначению ЭТУ разделяют на:

- универсальные;

- специальные.

ЭТУ предназначены для выполнения определённых технологических операций и, следовательно, при их проектировании определяющими являются именно технологические требования.

Приступая к проектированию ЭТУ, необходимо иметь, прежде всего, техническое задание, совместно разработанное и согласованное с технологами и инженерами. В техническом задании оговаривается назначение электротермической установки, её производительность, температурные режимы, скорость нагрева, условия эксплуатации, требования техники безопасности, особенности окружающей среды,

условия электроснабжения, требования к автоматизации, пределы регулирования мощности или производительности.

Различают проверочный и конструктивный (проектный или полный) расчёт электротермических установок.

Проверочный расчёт выполняют для определения паспортных данных электротермической установки при их отсутствии или для установления возможности использования готовой установки в конкретных, отличающихся от паспортных, условиях эксплуатации.

Полный расчёт электротермической установки включает в себя тепловой, электрический, аэродинамический, гидравлический и механический.

Тепловой расчёт проводят с целью определения технических данных установок (мощности, температуры поверхности нагревательных элементов, интенсивности теплоотдачи, параметров тепловой изоляции, теплового КПД), обеспечивающих технологические требования, которые определяют по единой для всех электротермических установок методике.

Электрический расчёт тесно связан с тепловым и состоит в выборе напряжения питания, рода тока, частоты, в определении геометрических размеров нагревателя, электрического КПД и коэффициента мощности, разработке схемы управления и способа регулирования мощности или производительности.

Аэродинамический расчёт связан с нахождением расхода воздуха (газа), проходящего через установку, выбором вентиляторов, определением сечения воздуховодов и размеров распределительных решёток.

От правильности решения этого вопроса зависит теплоотдача нагревательных элементов, а, следовательно, срок службы, тепловой и электрической КПД. Гидравлический расчёт выполняют для определения расхода жидкости через установку, выбора насоса и сечения трубопровода.

Механический расчёт проводят с целью определения геометрических размеров установки, массы, материалоёмкости и её механической прочности.