3. Разработка нестандартной эту.

3.1 Выбор вентилятора

Вентилятор подбирают по требуемым значениям давления Р и объемной подаче воздуха Q_vт

Выбираем вентилятор Ц4-70 №6 с _в=0,4

(23)

Необходимая мощность на валу электродвигателя:

, (24)

где p– необходимое давление вентилятора, Па;

_в– КПД вентилятора, принимаемый по его характеристики;

_пер– КПД передачи (при непосредственной посадке колеса вентилятора на вал электродвигателя_пер = 1, для клиноременной передачи_пер= 0,95)

Установленная мощность электродвигателя:

_{, (25)}

где К_З– коэффициент запаса мощности [2,c.130]

Выбираем электродвигатель марки 4А112МА8У3 с Р = 2,2 кВт

cos=0.71 [9,c.180]

3.2. Проектирование электрокалорифера.

Мощность одной секции электрокалорифера

(26)

Мощность одного ТЭНа

(27)

3.3. Конструктивный расчет ТЭНа

Исходные данные для расчета

а) питающее напряжение U= 220 В;

б) мощность ТЭНа Р₁₌ 2500;

в) материал проволоки – нихром X15H60 –H;

г) наружный диаметр трубки оболочки после опрессовки

1. Диаметр, м, проволоки:

(28)

где – удельное электрическое сопротивление материала проволоки при рабочей температуре,[1,c.31]

P^׀_А– удельная поверхностная мощность спирали,[1,c.24]

Полученное значение dокругляют до ближайшего большего стандартного значения:d= 0,45 мм.

2. Электрическое сопротивление, Ом, спирали ТЭНа при рабочей температуре

(29)

3. Электрическое сопротивление, Ом, спирали ТЭНа при t= 20 ^оС

(30)

где K_T– поправочный коэффициент, учитывающий изменения электрического сопротивления материала в зависимости от температуры [1,c.31]

4. Электрическое сопротивление, Ом, спирали до опрессовки ТЭНа

_{, (31)}

где δ_R– коэффициент, учитывающий изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки [1,c.32]

5. Длина проволоки в рабочей части ТЭНа

(32)

6. Навивка проволочной спирали на стержень диаметром

₍₃₃₎

7. Средний диаметр витка спирали

₍₃₄₎

8. Длина одного витка спирали до опрессовки

_{, (35)}

где 1,07 – коэффициент, учитывающий увеличение на 7% среднего диаметра витка проволоки

9. Активное число витков

(36)

10. Длина активной части трубки ТЭНа после опрессовки

(37)

где d_об.нар– наружный диаметр трубы оболочки, м [1,c.24]

Р^″_А– удельная поверхностная мощность на трубке, оболочки ТЭНа,[1,c.33]

11. Длина активной части трубки оболочки ТЭНа до опрессовки

, (38)

где = 1,15 – коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки методом обсадки

12. Расстояние между витками спирали

(39)

13. Потребная длина проволоки для изготовления спирали ТЭНа с учетом необходимой навивки на концы контактных стержней из расчета 20 витков спирали на конец стержня

₍₄₀₎

14. Полная длина трубки ТЭНа

_{, (41)}

где L_п– длина пассивного конца трубки (L_п= 0,05 м)

3.4. Проверочный расчет ТЭНа

Цель проверочного расчета: определить температуру спирали Т_си сравнить ее с максимально допустимой рабочей температурой материала спирали Т_доп

1. Мощность ТЭНа на первом этапе расчета принимают равной Р₁

2. Термическое сопротивление, , трубки оболочки Тэна

, (42)

где d_об.вн– внутренний диаметр трубы оболочки ТЭНа, м;

_ст– теплопроводность стали,[1,c.34]

, (43)

где _ст– толщина стенки трубки оболочки после опрессовки, м [1,c.34]

3. Термическое сопротивление, , наполнителя (периклаза)

, (44)

где _н– теплопроводность наполнителя (периклаза),;

K_с– коэффициент, учитывающий различие условий теплообмена в реальной конструкции нагревателя и в эквивалентной составной трубе;

d_с.нар– наружный диаметр спирали, м.

₍₄₅₎

(46)

, (47)

где П – пористость периклаза в готовом ТЭНе, %;

Т_П– средняя температура периклаза,⁰С.

(48)

,

где ₁– плотность периклаза после опрессовки,;

₀= 3570- плотность периклаза с нулевой пористостью.

(49)

3. Температура, ⁰С, спирали ТЭНа

_{, (50)}

_{где Тпов.об}– температура наружной поверхности оболочки ТЭНа,⁰С

₍₅₁₎

5. Производим уточняющий расчет

Удельное электрическое сопротивление материала проволоки при рабочей температуре

_{, (52)}

где К_Т– поправочный коэффициент [1,c.31]

Электрическое сопротивление спирали ТЭНа при рабочей температуре

(53)

_R= 1,3 [1,c.36]

Мощность ТЭНа при рабочей температуре

(54)

6. Проверка по Т_доп

Т_с Т_доп

Т_доп= 960⁰С

607.5⁰С < 1000⁰С