Расчет спирали

Исходные данные

P₁ = 1460 Вт;

U = 220 В;

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

Спирали в чугунном корпусе сковороды необходимо разместить таким образом, чтобы они обеспечивали равномерный обогрев жарочной поверхности. На рис. 8.20 представлена предлагаемая схема размещения спиралей (вид снизу).

Исходя из представленной схемы габариты блока нагревателей (А_б.н. и В_б.н.) составят:

длина

А_б.н. = А_ж.п.+ 2ּ12 = 400+24 = 424 мм;

ширина

В_б.н. = В_ж.п.+ 2ּ12 = 510+24 = 534 мм.

По наружному периметру корпуса блока выделяется место для крепежа кожуха и экранирующего стального листа размером 12 мм.

В корпусе блока нагревателей укладывается 4 спирали и каждая спираль укладывается в 4 паза. Соответственно по длине блока должно размещаться 16 пазов. Тогда расстояние выделяемое под размещение одного паза (А_поз) будет равно

А_поз = 400/16 = 25 мм.

Принимаем размер ребра паза в верхней его части 4 мм. Тогда диаметр паза составит 21 мм. Соответственно радиус изгиба паза (R_изг) при повороте спирали составит

R_изг = 21/2+2 = 12,5 мм,

а длина прямолинейного участки спирали (В_сп) –

В_сп = 510 – 2ּ(21/2+12,5) = 464 мм.

Общая активная длина спирали (L_а) будет складываться из четырех прямолинейных участков, трех полуокружностей и двух концевых участка и составит

L_а = 4ּ464+3ּ3,14ּ12,5+2ּ12 = 1998 мм

Наружный диаметр керамического изолятора (Д ) принимаем на 1 мм меньше диаметра паза – 20 мм. Толщина стенки изолятора, исходя из условий прочности материала, из которого он изготовлен, обычно составляет от 2 до 4 мм. Принимаем толщину стенки 3 мм. Тогда внутренний диаметр отверстия изолятора (Д ) составит 14 мм. Наружный диаметр витка спирали () берется на 1 мм меньше внутреннего диаметра отверстия изолятора и составит 13 мм.

Диаметр проволоки спирали (d) определяется по формуле (4.24)

d = = = 0,99ּ10^–3 м,

где ω_с – удельная поверхностная мощность на проволоке спирали, Вт/м² (Для спирали работающей в спокойном воздухе допускается до 3ּ10⁴ Вт/м² (Табл. 4.4). Принимаем 2ּ10⁴ Вт/м²).

Полученный диаметр по табл. 4.5 округляется до ближайшего стандартного (d _ст) диаметра нахромовой проволоки – 1,0 мм (1,0ּ10^–3 м) и определяется ее длина (l). Для ее нахождения в начале определим сопротивление (R) проволоки спирали

R = U²/P₁ = 220²/1460 = 33,15 Ом.

Длина проволоки спирали определяется по формуле (4.25)

l = = = 23,66 м.

Реальная удельная поверхностная мощность на проволоке спирали (ω_с) составит

ω_с = = = 1,96ּ10⁴ Вт/м²,

Средний диаметр витка спирали:

= – d _ст = 13 – 1 = 12 мм,

Длина витка спирали:

l _в = πּ = 3,14ּ12 = 37,68 мм

Число витков:

n _в = = = 628.

Расстояние между витками:

а = = = 2,18 мм.

Поскольку а >0, то расчет выполнен верно и конструктивные параметры нагревателя соответствуют предъявляемым требованиям.

Дата добавления: 2015-06-30