3.4. Проверочный расчет тэНа

Цель проверочного расчета: определить температуру спирали Т_с и сравнить ее с максимально допустимой рабочей температурой материала спирали Т_доп

1. Мощность ТЭНа на первом этапе расчета принимают равной Р₁

2. Термическое сопротивление, , трубки оболочки Тэна

где d_об.вн – внутренний диаметр трубы оболочки ТЭНа, м;

_ст – теплопроводность стали,

,

где _ст – толщина стенки трубки оболочки после опрессовки, м

3. Термическое сопротивление, , наполнителя (периклаза)

где _н – теплопроводность наполнителя (периклаза), ;

K_с – коэффициент, учитывающий различие условий теплообмена в реальной конструкции нагревателя и в эквивалентной составной трубе;

d_с.нар – наружный диаметр спирали, м.

где П – пористость периклаза в готовом ТЭНе, %;

Т_П – средняя температура периклаза, ⁰С.

где ₁ – плотность периклаза после опрессовки, ;

₀ = 3570 - плотность периклаза с нулевой пористостью.

4. Температура, ⁰С, спирали ТЭНа

где Т_пов.об – температура наружной поверхности оболочки ТЭНа, ⁰С

5. Производим уточняющий расчет

Удельное электрическое сопротивление материала проволоки при рабочей температуре

где К_Т – поправочный коэффициент

Электрическое сопротивление спирали ТЭНа при рабочей температуре

Мощность ТЭНа при рабочей температуре

Температура, ⁰С, спирали ТЭНа

6. Проверка по Т_доп

Т_с  Т_доп

Т_доп = 1000 ⁰С

497 ⁰С < 1000 ⁰С

4. Разработка принципиальной электрической схемы управления эку

Схема должна обеспечивать:

1) Защиту секций электрокалорифера, электродвигателя вентилятора, схему от токов короткого замыкания.

2) Защиту двигателя вентилятора от перегрузки

3) Ручное и автоматическое регулирование мощности электрокалорифера для поддержания температуры воздуха в отопительном помещении.

4) Блокировку, исключающую подачу напряжения на секции электрокалорифера при включенном двигателе вентилятора.

5) Отключение электрокалорифера при повышении температуры на поверхности ТЭНов выше 180^оС.

6)Световую сигнализацию о подаче напряжения сети на схему управления; о включении двигателя вентилятора и секции калорифера.

7) Усовершенствование схемы: замена ступенчатого регулирования мощности электрокалорифера плавным регулированием за счет изменения напряжения, подаваемого на ТЭНы, с помощью тиристорного регулятора.

Схема работы управления.

Автоматический режим установки обеспечивается переключателем SA1. Когда в помещении температура выше нормы контакты SK2 и SK3 датчиков температур ДТКБ-53Т разомкнуты и ступени электронагревателей отключены. Рукоятка переключателя SA1 должна стоять в правом положении. При понижении температуры Т_внутр контакт SK2 замкнется и включится первая ступень блока электронагревателей. В случае дальнейшего снижения Т_внутр замкнется контакт SK3 и включится вторая ступень блока электронагревателей. Отключение ступеней происходит в обратном порядке.

В ручном режиме:

Переключатель SA1 переводится в левое положение, тогда переключателем SA2 можно включить первую ступень, а затем вторую ступень нагревателей.

В случае аварийного режима при перегреве ТЭНов срабатывает датчик температуры ТР-200 (контакты SK1), который отключает реле KL. Он своими контактами обесточивает КМ1 и КМ2. Кроме отключения нагревателей реле KL своими контактами включает красную сигнальную лампу HL4.