Ungefähre Methoden zur Berechnung von Heizgeräten

In praktischen Berechnungen verwenden sie häufig Näherungsmethoden zur Berechnung von Heizgeräten, die auf der Verwendung experimenteller Daten (in Form von Tabellen oder grafischen Abhängigkeiten) basieren, die den Zusammenhang zwischen Laststrom (In), Temperatur, Querschnittsabmessungen usw. widerspiegeln Durchmesser. Grafische Abhängigkeiten oder tabellarische Daten werden für bestimmte (Standard-)Bedingungen erhalten, wenn der Draht in ruhender Luft bei einer Temperatur von 293 K horizontal gedehnt wird.

Die tatsächliche Oberflächentemperatur Td wird unter Verwendung der Anlagen- und Umgebungsfaktoren auf den berechneten Tp (tabellarisch) gebracht:

wobei km und kc Installations- und Umgebungsfaktoren sind. Für Standardbedingungen gilt kM = kc = 1.

Der Einbaufaktor berücksichtigt die Verschlechterung des Wärmeübergangs eine echte Heizung im Vergleich zu den Standardbedingungen, unter denen die tabellarischen Daten ermittelt wurden (km ≤ 1).Für eine Drahtspirale in ruhender Luft km = 0,8 ... 0,9, für eine Spirale auf einem Isolierrahmen (Stab) km = 0,7, für eine Spirale oder einen Draht in einem Heizelement, elektrisch beheiztem Boden, Erdreich, Paneel km = 0,3 … 0,4.

Der Umgebungsfaktor berücksichtigt die Verbesserung der Wärmeübertragung im Vergleich zu Standardbedingungen aufgrund der Wirkung der beheizten Umgebung (kc ≥1). Für Drahtspulen, Draht in bewegter Luft kc = 1,1 … 4,0, für Heizgeräte in geschützter und versiegelter Ausführung in ruhendem Wasser kc = 2,5, für Heizgeräte in bewegtem Wasser kc = 2,8 … 3. Die Werte von kc und km für andere Betriebsbedingungen Bedingungen sind in der Referenzliteratur angegeben.

Zulässige Belastungen auf Nichromdraht, der bei Auslegungstemperatur horizontal in ruhender Luft hängt

Die tatsächliche Temperatur des Widerstands (Leiters) bei offenen Heizgeräten wird durch die technologischen Bedingungen des erhitzten Mediums bestimmt. Wenn die Temperatur der Wärmeübertragungsfläche des Heizgeräts nicht durch das erhitzte Medium begrenzt wird, wird die tatsächliche Temperatur des Heizwiderstands aus der Bedingung Td ≤ Tmax ermittelt (Tmax ist die maximal zulässige Temperatur des Heizgeräts (Leiters)).

Gemäß dem akzeptierten Schema zum Anschließen von Heizgeräten wird die Stromstärke eines Heizgeräts durch die Formel bestimmt

Dabei ist Pf die Phasenleistung der ETU, W, Uph die Phasenspannung des Netzwerks, V, Nc die Anzahl der Parallelzweige (Heizungen) pro Phase.

Nach Tr und In werden Querschnittsfläche und Durchmesser aus den Referenztabellen ermittelt.

Die erforderliche Länge m des Heizdrahtes pro Abschnitt (Heizung) ergibt sich aus dem Ausdruck

Dabei ist ρt der elektrische Widerstand des Drahtes bei der tatsächlichen Temperatur, Ohm-m.

Von praktischem Interesse sind Berechnungsmethoden, die in spezialisierten Unternehmen bei der Herstellung hermetisch geschlossener Heizgeräte (TEN) verwendet werden. Die Ausgangsdaten für die Berechnung des Heizelements sind:

• Nennfestigkeit

• Heizspannung,

• aktive Länge seiner Schale

• beheizte Umgebung.

ZEHN Shell-Parameter

Spule für Heizelemente wird in der folgenden Reihenfolge berechnet:

1. Wählen Sie entsprechend der Nennleistung und der entfalteten Länge gemäß der Referenztabelle die erforderliche aktive Oberfläche des Heizgeräts aus und bestimmen Sie den spezifischen Oberflächenwärmestrom W / cm2 an der Außenfläche des Heizgerätgehäuses:

Der berechnete Wärmestrom darf den maximal zulässigen Wert nicht überschreiten, d. h. Fa ≤ Fa.dop.

2. Bestimmen Sie den Durchmesser des Heizwiderstands (Leiter) in mm.

wo Fa.dop.pr — zulässiger spezifischer Wärmefluss auf der Oberfläche des Leiters, W / cm2. Der Wert von FA add.pr wird abhängig von der Arbeitsumgebung und der Art der Heizung gemäß der Referenztabelle ermittelt.
Den Nachschlagewerken zufolge wird der nächstliegende Durchmesser des im Verhältnis zum Sortiment größeren Drahtes gefunden.

Zulässiger spezifischer Wärmefluss auf der Oberfläche des Heizgeräts und des Leiters

Parameter des Nichromdrahtes (X15P60)

3. Nennwiderstand, Ohm, Spulen bei Betriebstemperatur

4. Nennwiderstand, Ohm, Spulen bei 293 K

5. Wicklungsspulenwiderstand

wobei kos ein Koeffizient ist, der die Widerstandsänderung des Leiters infolge des Pressens durch die Ummantelungsmethode berücksichtigt.

6. Aktive Länge, m, Heizdraht

wobei Rl der elektrische Widerstand von 1 m Draht ist, Ohm/m

7. Tatsächlicher spezifischer Wärmefluss, W/cm2, auf der Oberfläche des Heizdrahtes

wobei Al die Oberfläche von 1 m Heizdraht ist, cm2/m.

Wenn Fa.pr > Fa.dop.pr, dann muss der Durchmesser des Drahtes vergrößert werden.

8. Die aktive Anzahl der Spiralwindungen

Dabei ist lw die Länge der Spiralwindung, mm.

9. Die Gesamtzahl der Windungen der Spirale unter Berücksichtigung der notwendigen Wicklung an den Enden der Kontaktstäbe in Höhe von 10 Windungen für das Stabende

10. Steigung der Spirale, mm, vor der Ummantelung

Dabei ist lad die aktive Länge des Heizgeräts vor dem Gehäuse, mm.

Der berechnete Wert von lsh wird anhand der folgenden Bedingungen überprüft:

11. Gesamtlänge der Spirale