Параметры нихромовой проволоки стандартного диаметра

Диаметр проволоки, мм	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
Площадь сечения, мм^2	0,13	0,20	0,28	0,38	0,50	0,64	0,79	0,95
Масса 1 м, г	0,9	1,6	2,3	3,2	4,1	5,2	6,4	7,8
Диаметр проволоки, мм	1,2	1,3	1,4	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
Площадь сечения, мм^2	1,13	1,33	1,54	1,77	3,14	4,91	7,06	9,62
Масса 1 м, г	9,3	10,9	12,6	14,5	25,8	40,3	58,0	66,6

Зная диаметр проволоки из формулы (4.21) находим ее длину

l = , (4.25)

где R определяется из формулы (4.19) как U²/P₁.

Окончательно получим

l = м. (4.26)

Зная диаметр и длину проволоки следует определить диаметр и число витков спирали. Параметры спирали определяются по конструктивным соображениям исходя из размеров пазов, в которые она укладывается. Обычно пазы для спирали в чугунном корпусе конфорки располагаются вдоль длинной стороны конфорки (рис. 4.5). Наиболее часто в конфорку укладывается четыре спирали. При этом каждая спираль укладывается в четыре паза. Соответственно конфорка должна иметь 16 пазов. При размещении двух спиралей каждая спираль укладывается в 8 пазов.

Для крепления кожуха на нижней боковой поверхности корпуса оставляют запас (борт) примерно по 7…10 мм с каждой стороны.

Расстояние между центрами пазов определяется делением меньшего размера рабочей поверхности корпуса конфорки, за вычетом двух бортов, на число пазов (например 16). В месте укладки спирали паз имеет форму полуцилиндра с диаметром примерно 14…16 мм.

Толщина корпуса конфорки в сечении вдоль паза и другие размеры принимаются минимально возможными, исходя из литейных свойств материала, из которого отливается корпус, и требований прочности. Толщина ребер между пазами обычно принимается 2…3 мм, а их высота должна быть больше высоты спирали уложенной в пазу примерно на половину наружного диаметра спирали.

Для конфорок с нагревателями открытого типа в пазы укладывается спираль в бусах. Соответственно бусы должны свободно входить в пазы конфорки, а толщина их стенки должна обеспечивать им достаточную механическую и электрическую прочность (обычно 2…4 мм). При этом наружный диаметр витка спирали () выбирается исходя из размеров внутреннего отверстия изолятора. Причем спираль должна свободно проходить в отверстие изолятора.

Для конфорок со спиралями запрессованными в изоляционной массе (закрытого типа) наружный диаметр витка спирали () принимается на 6…8 мм меньше внутреннего диаметра паза.

Длина витка спирали (l _в) определится

l _в = мм, (4.27)

где = – d _ст – средний диаметр витка спирали, мм.

Число витков (n _в)

n _в = = шт. (4.28)

Расстояние между витками (а) равно

а = мм, (4.29)

где L_а – длина пазов, в которых уложена спираль, мм.

Для конфорок с нагревателями открытого типа а должно быть больше нуля. Для конфорок закрытого типа для обеспечения нормального отвода теплоты от спирали а ≥ d _ст. Если в результате расчета получилось а < d _ст, то следует увеличить L_а, или удельную поверхностную мощность на проволоке спирали ω_с и провести повторный расчет.

Расчет тэна

На основании теплового расчета аппарата определяется количество необходимой теплоты (Q_затр), которую должны выделять нагревательные элементы (тэны). Мощность тэнов определится по формуле

P = , (4.30)

где P – общая мощность тэнов, Вт;

Q_затр – необходимое количество теплоты, Дж;

τ – время нагрева, с.

Если полученная мощность более 3 кВт, то обычно аппарат рассчитывают как техфазный. Тогда мощность одного тэна (P₁) определяется исходя из их количества в аппарате с учетом того, чтобы она не превышала 5,0 кВт

P₁ = , (4.31)

где n = 1, 2, 3 и т. д.

Обычно тэны в тепловых аппаратах предприятий общественного питания работают при напряжении 220 В, что достигается их включением на фазное напряжение (между нулевым проводом и фазой) при линейном напряжении 380 В и на линейное напряжение (между двумя фазами) при линейном напряжении 220 В.

Расчет тэна сводится в основном к определению диаметра (d) и длины (l) проволоки спирали. Длину проволоки можно выразить из выражения для удельной поверхностной мощности на проволоке спирали (ω_с) в зависимости от нагреваемой среды (табл. 4.4) аналогично предыдущему по формуле (4.18).

Кроме того, длину проволоки можно найти из выражения для мощность спирали по формуле (4.19). Однако в процессе опрессовки тэна сопротивление проволоки спирали уменьшается в 1,3 раза. Соответственно в этом случае

R = , (4.32)

где R₀ – сопротивление проволоки до опрессовки определяемое по формуле (4.21), Ом.

Подставим значение из формул 4.32 и 4.21 в формулу 4.19 получим

P₁ = = Вт. (4.33)

Откуда

l = м. (4.34)

Так как длина проволоки спирали в формулах (4.18) и (4.34) одна и та же то можно записать

= . (4.35)

После несложных преобразований уравнения (4.35) получим формулу для определения диаметра проволоки

d = м. (4.36)

Полученный диаметр проволоки округляется до ближайшего стандартного (d _ст) по табл. 4.5. Зная диаметр проволоки из формулы (4.34) находим ее длину

l = м. (4.37)

Параметры спирали определяются по конструктивным соображениям исходя из размеров трубки тэна, в которую она укладывается. Размеры и форма тэна после опрессовки принимаются по конструктивным соображениям исходя из требований к нему теплогенерирующих устройств.

Обычно трубки тэнов для тепловых аппаратов предприятий общественного питания имеют наружный диаметр после опрессовки 12…16 мм. Активная длина тэна (рис 4.10, а) определяется по формуле

L_а = , (4.38)

где L_а – активная длина трубки тэна, м;

D_т – наружный диаметр трубки тэна после опрессовки, м;

ω_т – удельная поверхностная мощность на трубке тэна (определяется по табл. 4.4), Вт/м².

Общая длина трубки тэна после опрессовки

L = L_а + 2L_к м, (4.39)

где L_к – неактивная (пассивная) часть трубки тэна, которая находится обычно в пределах 0,03…0,06 м.

Активная длина трубки до опрессовки

L = L_а/1,15 м. (4.40)

Диаметр трубки до опрессовки

м. (4.41)

Диаметр проволоки спирали после опрессовки

d_о = 1,3ּ d _ст мм. (4.42)

Средний диаметр витка спирали:

= 1000ּD – δ_т – δ_из – d _ст = 1000ּ1,3ּD – δ_т – δ_из – d _ст мм, (4.43)

где δ_т – сумма толщин стенок трубки (обычно 1…2), мм;

δ_из – сумма толщин слоев изоляции (обычно 4…6), мм;

Длина витка спирали:

l _в = πּ мм. (4.44)

Число витков:

n _в = = шт. (4.45)

Расстояние между витками (а) равно

а = мм, (4.46)

Для обеспечения нормального отвода теплоты от спирали и хорошего заполнения внутреннего пространства спирали изоляционным материалом в процессе его заполнения при изготовлении тэна а ≥ d _ст. Если в результате расчета получилось а < d _ст, то следует увеличить L_а, или удельную поверхностную мощность на проволоке спирали ω_с и провести повторный расчет.

Расчет генератора ИК-излучения

Для расчета генератора ИК-излучения (рис. 4.12, в, г) необходимы данные о его мощности, номинальном напряжении, материале спирали и ее номинальной (рабочей) температуре.

Излучатель генератора, имеющий форму спирали, характеризуется диаметром проволоки (d, м), средним диаметром спирали (, м), шагом спирали (h, м), диаметром стержня для намотки спирали (d _ст,м), на который она навивается при изготовлении, коэффициентом шага К _ш = hld и коэффициентом сердечника К _с= d _ст/ d.

Расчет сводится к определению диаметра и длины проволоки, спирали и генератора. Коэффициенты К _ши К _сспирали устанавливают из конструктивных соображений в следующих пределах: К _ш= 1,3…1,7; К _с = 3,0…6,0. Следует иметь в виду, что при слишком малом значении К _швозможны перегрев и снижение излучательной способности внутренней поверхности спирали. Слишком малый К _сприводит к увеличению длины спирали.

Диаметр проволоки спирали (d) для газополного генератора с вольфрамовым телом накала определяют по формуле

d = , (4.47)

где I – ток, потребляемый генератором, А;

ρ_T – удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре Т (табл. 4.6), Ом ּ м;

К – коэффициент, учитывающий отношение мощности, рассеиваемой в газе, к номинальной мощности генератора (при I = 5 А К = 0,1; при I >6 А К = 0,08);

φ – плотность излучения проволоки при температуре Т (табл. 4.6), Вт/м²;

β – коэффициент излучения спирали, зависит от коэффициента шага спирали К _ш (табл. 4.7).

Таблица 4.6

Дата добавления: 2015-06-30