Расчет тэна. Материал трубки тэна – Ст10 с защитным покрытием;

Исходные данные

P₁ = 2860 Вт;

U = 220 В;

Материал трубки тэна – Ст10 с защитным покрытием;

Диаметр трубки тэна (D_т) после опрессовки – 14 мм (0,014 м);

Материал спирали – нихром (удельное сопротивление ρ = 1,1ּ10^–6 Омּм).

Расчет тэна сводится к определению диаметра (d) и длины (l) проволоки спирали. Диаметр проволоки спирали определяется по формуле (4.36)

d = = = 0,704ּ10^–3 м,

где ρ – удельное сопротивление нихрома 1,1ּ10^–6 Омּм;

ω_с – удельная поверхностная мощность на проволоке спирали, Вт/м² (Для тэнов работающих в воде (табл. 4.4) допускается до 25ּ10⁴ Вт/м². Принимаем 18ּ10⁴ Вт/м²).

Полученный диаметр по табл. 4.5 округляется до ближайшего стандартного (d _ст) диаметра нахромовой проволоки – 0,7 мм (0,7ּ10^–3 м) и определяется ее длина (l). Для ее нахождения в начале определим сопротивление проволоки спирали до опрессовки

R₀ = 1,3ּR = 1,3ּ16,92 = 21,99 Ом

где R – сопротивление проволоки спирали после опрессовки, Ом (R = U²/P₁ = 220²/2860 = 16,92 Ом).

Длина проволоки спирали определяется по следующей формуле

l = = = 7,68 м.

Реальная удельная поверхностная мощность на проволоке спирали (ω_с) составит

ω_с = = = 16,94ּ10⁴ Вт/м²,

где d – диаметр проволоки спирали, м;

l – длина проволоки спирали, м.

Полученная реальная удельная поверхностная мощность на проволоке спирали (16,94ּ10⁴ Вт/м²) вполне приемлема, так как она меньше допустимого значения (25ּ10⁴ Вт/м²) для спирали тэнов работающих в воде.

Активная длина (L_а) трубки тэна определяется по формуле

L_а = = = 0,81 м (810 мм),

где D_т – диаметр трубки тэна после опрессовки, м;

ω_т – удельная поверхностная мощность на трубке тэна, Вт/м². (Для тэнов работающих в воде (табл. 4.4) допускается до 14ּ10⁴ Вт/м². Принимаем 8ּ10⁴ Вт/м²).

В соответствии с размерами стандартных тэнов для котлов подобного типа принимаем расстояние между осями тэна (Г) 115 мм. Тогда длина тэна изогнутого в 1,5 витка (L_в) составит

L_в = 1,5ּπּД_в = 1,5ּ3,14ּ115 = 541,6 мм.

С учетом расстояния между витками тэна (Е) принятого равным 30 мм длина активной части прямолинейного участка тэна составит [810 – (541,6 + 30)]/2 = 119,2 мм. Тогда высота тэна до штуцера будет равна

Б = 119,2 + Д_в/2 + D_т/2 = 119,2 + 115/2 + 14/2 = 183,7 мм

Принимаем Б = 184 мм. Длина штуцера у серийных тэнов диаметром 14 мм предназначенных для нагревания воды составляет 25 мм. Тогда высота тэна со штуцером А = 184 + 25 = 209 мм.

Общая длина трубки тэна после опрессовки

L = L_а + 2L_к = 810 + 2ּ35 = 880 мм,

где L_к – неактивная (пассивная) часть трубки тэна, принятая равной 35 мм.

Активная длина тэна до опрессовки

L = L_а/1,15 = 810: 1,15 = 704 мм.

Диаметр трубки до опрессовки

D = 1,3ּD_т = 1,3ּ14 = 18 мм

Средний диаметр витка спирали:

= D – δ_т – δ_из – d _ст = 18 – 2 – 5 – 0,7 = 10,3 мм,

где δ_т – сумма толщин стенок трубки, δ_т = 2ּ1,0 = 2,0 мм;

δ_из – сумма толщин слоев изоляции, δ_из = 2ּ2,5 = 5 мм;

d _ст – принятый стандартный диаметр проволоки спирали, мм.

Длина витка спирали:

l _в = πּ = 3,14ּ10,3 = 32,3 мм

Число витков:

n _в = = = 238.

Расстояние между витками:

а = = = 2,25 мм.

Поскольку а > d _ст, то расчет выполнен верно и конструктивные параметры нагревателя соответствуют предъявляемым требованиям.

Дата добавления: 2015-06-30