Практическое занятие 3 (объем – 1 ч.)

Тема: Расчет и выбор ТЭНов

Цель занятия: освоить методику расчета и приобрести практические навыки по выбору герметичных нагревателей

Изучаемые вопросы:

- определение коэффициента теплоотдачи;

- расчет термических сопротивлений нагревателя;

- определение удельных мощностей;

- определение температуры спирали.

Рекомендуемая литература:

- Карасенко В.А. и др. Электротехнология. – М.: Колос, 1992.

- Гайдук В.Н., Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. М.: Агропромиздат, 1989.

- Изаков Ф.Я. и др. Практикум по применению электрической энергии в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1972.

- Бабко А.Н. Электромеханика и электротехническое оборудование: Уч. пособие. – Астана: Каз АТУ, 2009.

 

Краткое содержание

Определить температуру и удельную поверхностную мощность спирали гладкого трубчатого нагревателя рис. 3.1 При поперечном обтекании воздухом. Скорость воздуха w - [м/с], средняя температура воздуха t₀ = 30 °C, температура наружной поверхности ТЭНа t₂, °C. Нагреватели расположены в шахматном порядке, параметры пучка рис. 3.1: D = D₂, мм; S₁, мм; S₂, мм, число рядов нагревателей по движению воздуха Z = 5.

 

а) б)

 

Рисунок 3.1- а) эскиз ТЭНа; б) размещение ТЭНов

1- нихромовая спираль, 2- наполнитель, 3 – трубка

 

Расчет ведем в последовательности приведенной ниже.

Определяем диагональный шаг пучка

S = , [мм]

Безразмерный параметр

 

Коэффициент теплоотдачи α:

 

α = 0,39 ∙ С , Вт/м²∙ ч

 

где - коэффициент теплопроводности воздуха;

P_r – критерий Прандтля = = 0,702;

w - скорость газа в узком сечении пучка нагревателя;

- кинематическая вязкость воздуха;

α – коэффициент температуропроводности воздуха;

С – постоянная, определяется по графику [1]

Для температуры t₀ =30 °C физические характеристики воздуха: = 2,58 ∙ 10^-5 Вт / м ∙°C; = 1,66 ∙ 10^-5 м²/с; P_r = 0,702; С = 0,9

Удельное контактное термическое сопротивление нагревателя

 

, м²∙°С/Вт

 

Контактное сопротивление 1 м нагревателя

 

, м ∙°С/Вт

 

Общее термическое сопротивление 1 м нагревателя

, м ∙°С/Вт,

 

где = 0,112 м ∙°С/Вт – термическое сопротивление 1 м наполнителя

коэффициент теплопроводности наполнителя = 1,5 Вт/(м∙°С)

D_э – диаметр эквивалентного цилиндра, мм (расчет обратный)

Общее удельное термическое сопротивление по формуле:

 

, м²∙°С/Вт

 

где D_э = 3,5 мм

Удельная мощность на наружной поверхности нагревателя

 

W_тр = , Вт / м²

Удельная мощность 1 м нагревателя

W_l =W_ТР ∙ p ∙ D₂, Вт / м

Температура спирали t₁₌ t₂ + W_l∙ , °С или t₁₌ t₀ + W_l∙ ,°С

Удельная поверхностная мощность нагревательного сопротивления

 

W = , Вт/м²

Для самостоятельного решения задач, данные необходимо взять в индивидуальном задании

 

Практическое занятие 4 (объем – 1ч.)

Тема: Расчет тепловых режимов электронагревательных установок