Métodos aproximados para calcular aquecedores

Em cálculos práticos, eles costumam usar métodos aproximados para calcular aquecedores, com base no uso de dados experimentais (na forma de tabelas ou dependências gráficas), que refletem a relação entre a corrente de carga (In), temperatura, dimensões da seção transversal e diâmetro. Dependências gráficas ou dados tabulares são obtidos para certas condições (padrão) quando o fio é esticado horizontalmente no ar parado a uma temperatura de 293 K.

A temperatura real da superfície Td é trazida para o Tp calculado (tabular) usando os fatores da planta e do ambiente:

onde km e kc são os fatores de instalação e ambientais. Para condições padrão kM = kc = 1.

O fator de instalação leva em consideração a deterioração da transferência de calor em um aquecedor de verdade em comparação com as condições padrão em que os dados tabulados foram obtidos (km ≤ 1).Para uma espiral de fio no ar parado km = 0,8 ... 0,9, para uma espiral em uma estrutura isolante (haste) km = 0,7, para uma espiral ou fio em um elemento de aquecimento, piso aquecido eletricamente, solo, painel km = 0,3 … 0,4.

O fator ambiente é responsável pela melhoria na transferência de calor em comparação com as condições padrão devido ao efeito do ambiente aquecido (kc ≥1). Para bobina de fio, fio no ar em movimento kc = 1,1 … 4,0, para aquecedores de projeto protegido e selado em água parada kc = 2,5, para aquecedores em água em movimento kc = 2,8 … 3. Os valores de kc e km para outras operações as condições são dadas na literatura de referência.

Cargas admissíveis em fio de nicromo suspenso horizontalmente em ar parado na temperatura de projeto

A temperatura real da resistência (condutor) em aquecedores de tipo aberto é determinada pelas condições tecnológicas do meio aquecido. Se a temperatura da superfície de transferência de calor do aquecedor não for limitada pelo meio aquecido, a temperatura real da resistência de aquecimento é obtida da condição Td ≤ Tmax (Tmax é a temperatura máxima permitida do aquecedor (condutor)).

De acordo com o esquema aceito para conectar os aquecedores, a força atual de um aquecedor é determinada pela fórmula

onde Pf é a potência de fase da ETU, W, Uph é a tensão de fase da rede, V, Nc é o número de ramais paralelos (aquecedores) por fase.

De acordo com Tr e In, a área da seção transversal e o diâmetro são determinados a partir das tabelas de referência.

O comprimento necessário, m, do fio de aquecimento por seção (aquecedor) é encontrado pela expressão

onde ρt é a resistência elétrica do fio na temperatura real, Ohm-m.

De interesse prático são os métodos de cálculo utilizados em empresas especializadas na produção de aquecedores hermeticamente fechados (TEN)... Os dados iniciais para o cálculo do elemento de aquecimento são:

• força nominal

• tensão do aquecedor,

• comprimento ativo de sua casca

• ambiente aquecido.

DEZ parâmetros de shell

Bobina para elementos de aquecimento é calculado na seguinte sequência:

1. De acordo com a potência nominal e o comprimento desdobrado de acordo com a tabela de referência, selecione a superfície ativa necessária do aquecedor e determine o fluxo de calor superficial específico, W / cm2, na superfície externa do invólucro do aquecedor:

O fluxo de calor calculado não deve exceder o valor máximo permitido, ou seja, Fa ≤ Fa.dop.

2. Predetermine o diâmetro, mm, da resistência de aquecimento (condutor)

onde Fa.dop.pr — fluxo de calor específico permitido na superfície do condutor, W / cm2. O valor de FA add.pr é tomado de acordo com a tabela de referência, dependendo do ambiente de trabalho e da natureza do aquecimento.
De acordo com os livros de referência, encontra-se o diâmetro mais próximo do fio, maior em relação ao sortimento.

Fluxo de calor específico admissível na superfície do aquecedor e do condutor

Parâmetros do fio de nicromo (X15P60)

3. Resistência nominal, Ohm, bobinas na temperatura operacional

4. Resistência nominal, Ohm, bobinas a 293 K

5. Resistência da bobina do enrolamento

onde kos é um coeficiente que leva em consideração a mudança na resistência do condutor como resultado da prensagem pelo método de revestimento.

6. Comprimento ativo, m, fio de aquecimento

onde Rl é a resistência elétrica de 1 m de fio, Ohm/m

7. Fluxo de calor específico real, W / cm2, na superfície do fio de aquecimento

onde Al é a área da superfície do fio de aquecimento de 1 m, cm2 / m.

Se Fa.pr> Fa.dop.pr, então é necessário aumentar o diâmetro do fio.

8. O número ativo de voltas espirais

onde lw é o comprimento da volta helicoidal, mm.

9. O número total de voltas da espiral, levando em consideração o enrolamento necessário nas pontas das hastes de contato no valor de 10 voltas para a ponta da haste

10. Passo da espiral, mm, antes do revestimento

onde lad é o comprimento ativo do aquecedor antes do invólucro, mm.

O valor calculado de lsh é verificado em relação às condições:

11. Comprimento total da espiral