5. Расчет электронагревателей для обогрева пола

Обогреваемая полоса шириной Н=1,4м

Обогреваемая полоса длиной L=2,5м

Температура пола t_пола=22 ^оС

Марка провода ПОСХВ

Глубина на которую заложен провод h=0,1м

Параметры провода:

Диаметр жилы d_ж=1,1 мм

Диаметр изоляции d_из= 2,9 мм

Теплопроводность изоляции =0,15 Вт/(м∙ ^оС)

Теплопроводность бетона =0,75 Вт/(м∙ ^оС)

Принимаем такую схему укладки провода, при которой каждый отрезок, включенный на напряжение 220 В, используется для обогрева всех станков данного ряда. В данном случае обеспечиваются надежность устройства, удобное соединение нагревателей и подключение их к сети. При этом на каждой обогреваемой площадке укладывают нечетное число отрезков провода.

Для равномерной нагрузки фаз в каждой обогреваемой полосе размещают по три отрезка провода.

Площадь обогрева одной площадки:

(1.1)

м²

Поверхностная плотность теплового потока:

, (1.2)

где -коэффициент теплоотдачи пола, Вт/(м^{2 о}С) ( =10 Вт/(м^{2 о}С) )

-температура соответственно поверхности пола и воздуха в помещении, ^оС

-коэффициент, учитывающий потери теплоты в грунт (при наличии гидро- и теплоизоляции =0,8…0,85)

Вт/м²

Шаг укладки а и температура поверхности провода- основные расчетные величины электрообогреваемого пола. Их определяют графическим способом путем совместного решения двух уравнений и . Первое уравнение характеризует теплообмен нагревательного провода с окружающей средой, а второе дает связь между электрическими параметрами нагревателя.

Уравнение можно записать на основе закона Ома для тепловой цепи

или (1.3)

Учитывая, что линейный тепловой поток провода равен , а термическое сопротивление теплоотдачи состоит из термического сопротивления изоляции провода и термического сопротивления пола , для провода длиной 1м можно записать:

(1.4)

Термическое сопротивление изоляции провода длиной 1м определяют по выражению термического сопротивления для цилиндрической стенки

, (1.5)

где D-наружний диаметр провода, м; d- диаметр жилы провода, м; - теплопроводность материала изоляции провода, Вт/(м∙ ^оС)

Термическое сопротивление пола можно рассчитать по известному в теории теплопередаче выражению, если параллельно расположенные нагреватели, диаметр и температура которых одинаковы, размещены в полуограниченном массиве,

, (1.6)

где - гиперболический синус,

h- глубина, на которую заложен провод в массив пола, м

-теплопроводность бетона, Вт/(м∙ ^оС)

С учетом этих двух уравнений (1.5) и (1.6) можно записать отношение (1.4) в следующем виде

, (1.7)

Для построения кривой задаемся тремя значениями а = 0,09; 0,11; 0,13 м, по уравнению (1.80) для этих значений а и принятого находим и определяем

Уравнение кривой можно получить из выражения для электрического сопротивления провода длиной 1м

; (1.8)

. (1.9)

(1.82)

Приравниваем правые части уравнений (1.8) и (1.9) получаем:

(1.10)

где U₁- напряжение провода длиной 1м, В/м;

К_R- отношение сопротивления стальной проволоки переменному току к сопротивлению стальной проволоки постоянному току при тойже температуре;

удельное сопротивление стальной проволоки, Ом* м

Чтобы построить кривую , по выражению (1.10) для тех же значений шага а и напряжения U₁=1,3 В/м определяют температуру поверхности провода, которые после подстановки величин для провода ПОСХВ имеет вид:

, (1.11)

^оС

Результаты расчетов сводим в таблицу:

Таблица 1.3.1-результаты расчета

а, м	, оС	, оС	, оС
0,09	17,58	22	39,58	165,54
0,11	19,98	22	41,98	99,08
0,13	22,44	22	44,44	53,07

График 1.3.2 - решения уравнений и для нагревательного провода при электрообогреве пола.

Число параллельных отрезков провода на площадках:

, (1.12)

число параллельных отрезков провода на площадках для свиноматок. Принимаем .

Длина провода под одним станком:

, (1.13)

м

Длина отрезка провода, включаемого на напряжение 220В, при напряжении провода длиной 1м; U₁=1,3 В/м

м (1.14)

Общая длина трёх отрезков провода для обогрева одного ряда станков,

м (1.15)

Число станков в ряду, обогреваемых тремя отрезками провода,

шт. (1.16)

Принимаем 20 станков.

Мощность для обогрева одного ряда станков:

Вт (1.17)

Мощность отрезка провода, включаемого на напряжение 220В,

Вт (1.18)

Тепловой поток провода длиной 1 м,

Вт/м (1.19)