3. Визначення товщини стінки де c нерівномірним теплопідводом

При проведенні експериментів зустрічаються випадки, коли необхідно виконати дослідження при зміні густини теплового потоку по довжині або по периметру каналу ДЕ.

Тепловиділення в стінці ДЕ відбувається за рахунок пропущення електричного струму через стінку. В такому випадку в будь якому перетині ДЕ товщину стінки варто зробити такою, щоб у цьому перетині була отримана необхідна густина теплового потоку.

Приклад розрахунку товщини стінки ДЕ з заданим профілем тепловиділення (рис 8.3)

(8.3)

де: густина теплового потоку в довільному перерізі ДЕ; - густина теплового потоку на початку ДЕ; - поточна лінійна координата; - довжина ДЕ.

Для отримання нерівномірного аксіального тепловиділення змінюють профіль перерізу по довжині ДЕ за рахунок зовнішнього діаметра трубки (при постійному внутрішньому діаметрі).

Рисунок 8.3 - Профіль тепловиділення та товщина стінки ДЕ

Для елементарного елемента ДЕ густина теплового потоку

(8.4)

де: - елементарна площа, з якої відводиться тепловий потік в теплоносій; - питомий електричний опір матеріалу стінки ДЕ; П – периметр.

Для цього елемента (електричний опір, площа поверхні теплообміну)

(8.5)

Із рівняння ( )

(8.6)

Тоді площа довільного перерізу буде

(8.7)

Електричний опір ДЕ повинен дорівнювати оптимальному електричному опору джерела живлення

(8.8)

(8.9)

(8.10)

Рівняння зв'язує задану потужність із розподілом густини теплового потоку по довжині каналу ДЕ. Тоді зовнішній діаметр трубки буде пов’язан з розподілом густини теплового потоку по довжині каналу наступним чином

(8.11)

Після визначення мінімальної товщини стінки виконують розрахунок на міцність ДЕ.

Для виготовлення ДЕ необхідно заповнити таблицю 8.1 і розмістити її на кресленні деталі.

Таблиця 8.1 – Зовнішній діаметр ДЕ

z/L	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Z, мм
, мм

4. Вибір джерела живлення рд

У якості джерела живлення для обігріву ДЕ за рахунок проходження струму по стінці використовуються такі ж джерела живлення, як і для обігріву ЕH.

Значення напруги, що подається на РД в більшості практичних випадків обмежене ( В) по міркуваннях техніки безпеки. Підвищення напруги, що подається на РД, ускладнює експлуатацію НДУ.

Електричний опір ДЕ розраховують по (8.9), силу струму та падіння напруги на ДЕ

, (8.12)

Величина зазначена в завданні. По згідно [17] або таблиці 6.1 вибирають джерело живлення для ДЕ.

5. Розрахунок електричних шин

Максимально допустима густина тока для мідних шин

Площа перерізу шини: