Проверочный тепловой расчёт расчет ТЭНа

 

Целью проверочного расчета является определение температуры спирали и сравнение ее с максимально допустимой рабочей температурой материала спирали.

Значение Т_пов.об принимается равным 105°С, значение плотности периклаза после опрессовки принимается согласно исходных данных.

1. Мощность ТЭНа на первом этапе расчета принимается равной Р₁=2600 Вт.

2. Термическое сопротивление трубки оболочки ТЭНа

 

°С

 

где λ _ст= 45 Вт/мּ º С- теплопроводность стали

d_об.вн – внутренний диаметр трубки оболочки ТЭНа, м

 

 

3. Термическое сопротивление наполнителя (периклаза)

 

 

где l_н – теплопроводность н наполнителя (периклаза), Вт/м× °С;

К_с – коэффициент, учитывающий различия условий теплообмена в реальной конструкции нагревателя и в эквивалентной составной трубе;

d_с.нар – наружный диаметр спирали, м

 

мм

 

Коэффициент К_с определяется по формуле

 

 

Теплопроводность наполнителя (периклаза)

где П – пористость периклаза в готовом ТЭНе, %

Т_п – средняя температура периклаза, °С.

 

 

Пористость периклаза в готовом ТЭНе

где r₁ – плотность периклаза после опрессовки, кг/м³ (принимается согласно исходных данных).

r₀=3570 кг/м³ – плотность периклаза с нулевой пористостью.

Средняя температура периклаза

 

Поскольку значение Т_с пока не определено, принимаем ориентировочно Т_с=500°С

 

 

4. Температура спирали ТЭНа

 

 

где Т_пов.об – температура наружной поверхности оболочки ТЭНа, °С

При серийном изготовлении ТЭНа с алюминиевым оребрением термическое сопротивление между оболочкой ТЭНа и несущей трубкой оребрения незначительно, поскольку обеспечивается хороший контакт между ними. Поэтому при расчете температуры спирали ТЭНа с алюминиевым оребрением принимают температуру наружной поверхности оболочки равной температуре поверхности оребрения, т.е.

Т_пов.об=Т_пов.

 

5. Значение Т_с, полученное при первичном расчете, является ориентировочным и может быть уточнено за счет более точного определения величин Р₁ и R_т2. Уточняющий расчет проводят в следующем порядке.

Удельное электрическое сопротивление материала проволоки при рабочей температуре.

 

 

Электрическое сопротивление спирали ТЭНа при рабочей температуре.

 

 

Мощность ТЭНа при рабочей температуре.

 

 

Далее, уточняем значение Т_п:

 

 

Уточняем значение l_н :

 

 

Уточняем значение R_т2:

 

Уточняем значение Т_с:

 

 

Расчет толщины тепловой изоляции d

 

Расчет толщины тепловой изоляции проводится на основании двух условий:

а) по заданному (допустимому) снижению температуры горячей воды в водонагревателе за первый час после его отключения от сети;

б) по нормируемой температуре наружной поверхности водонагревателя.

Затем принимают наибольшее значение.

1. Количество теплоты, которое теряет вода в водонагревателе

 

 

2. Средний тепловой поток, теряемый горячей водой в окружающую среду при ее остывании за 1 час на разность температур DТ

 

 

3. Требуемое термическое сопротивление теплопередаче от воды к окружающей среде

 

4. Толщина изоляции

а) по заданному (допустимому) снижению температуры горячей воды в водонагревателе за первый час после его отключения от сети:

 

 

где l_из – теплопроводность материала тепловой изоляции. Для шлаковой минеральной ваты марки 250

 

l_из=0, 07+0, 198× 10^-3× Т_ср

l_из=0, 07+0, 198× 10^-3× 65=0, 082 Вт/м× °С

 

А – площадь теплоотдающей поверхности водонагревателя

 

 

a_н – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности водонагревателя, a_н=11, 5 Вт/м²× °С.

 

б) по нормируемой температуре наружной поверхности водонагревателя:

 

 

Выбираем наибольшее значение: 0, 0196

Разработка принципиальной электрической схемы управления ЭТУ

 

Базовая часть схемы управления электроводонагревателем должна обеспечивать:

1) защиту водонагревателя и схемы управления от токов короткого замыкания;

2) ручное и автоматическое управление каждой группой ТЭНов;

3) световую сигнализацию о подаче напряжения от сети на схему управления и о включении групп ТЭНов.

В курсовой работе эта схема подвергается усовершенствованию. В нашем случае усовершенствованием является сигнализация о перегорании тэнов.

Выбор силовых проводов

 

Выбор проводов осуществляется только для силовой части схемы. Для каждой группы ТЭНов и для общей магистрали.

Формулы для определения расчетных токов, трехфазных электроприемников.

Для секции электрокалорифера и группы ТЭНов электроводонагревателя

 

водонагреватель аккумуляционный аппаратура провод

Где Р_с – расчетная активная мощность секции (группы), Вт;

U_н – номинальное линейное напряжение сети; U_н = 380 В.

Выбираем провод: АПВ

⇐ Предыдущая12

Поделиться: