4.2.2 Мощность жарочного шкафа

Р_расч = Q_затрф_р = 67600,935*60 = 3,22 кВт (19)

Р_расч‹Р_ном = 9,2 кВт

4.2.3 Тепловой кпд шкафа

з = (Р_расч Р_ном) * 100 = (3,229,2)*100=35,0%(20)

4.3 Расчет нагревательных элементов

Для расчета ТЭНа необходимо иметь сведения о его мощности P, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки W_T и поверхности спирали W_П, конфигурации, а также о размерах рабочего пространства, в котором он установлен.

Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате определяют при расчете теплового баланса и определения мощности аппарата.

Мощность ТЭНа P, Вт, определяют из соотношения

 (21)

где - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

n – количество ТЭНов, шт.

Напряжение электрической сети U, В, определяют из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть.

В зависимости от того в какой среде работает нагревательный элемент выбирают поверхностную нагрузку нагревателя. Значения удельных нагрузок на поверхности трубки W_T и поверхности спирали W_П берут из таблицы 2.3 [3, с.24].

Исходные данные сводят в таблицу 3.2

Таблица 3.2 – Исходные данные для расчета ТЭНа

Наименование показателя	Значение показателя
Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате,	13000
Количество ТЭНов в аппарате, n, шт	12
Единичная мощность ТЭНа, Р, Вт	1083,3
Напряжение электрической сети, U, В	220
Вид среды, в которой работает ТЭН	Воздух
Удельная нагрузка на поверхности трубки	1,2
Удельная нагрузка на поверхности спирали	7
Конфигурация ТЭНа	U-образная
Размеры рабочего пространства, в котором установлены ТЭНы, м	0,83:0,8:1,59

Перед выполнением расчета вычерчивают эскиз ТЭНа с указанием расчетных парамеров (рисунок 3.2)

а - параметры трубки; б – параметры спирали.

Рисунок 4 – Схема к расчету ТЭНа

Определяем длину активной части трубки ТЭНа , по формуле

 (22)

где – длина активной части трубки ТЭНа, м;

Р - единичная мощность ТЭНа, Вт;

 - диаметр трубки ТЭНа, м;

 - удельная нагрузка на поверхности трубки, Вт/м²;

Диаметр трубки принимают в пределах =0,006…0,016 м.

К расчету принимаем Р = 1083,3Вт, =0,016 м,=Вт/м² (таблица 3.2).

Отсюда

Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки , из соотношения

 (23)

где -длина активной части трубки ТЭНа, м;

-коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки.

Находим полную развернутую длину трубки после опрессовки , по формуле

 

где - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м.

К расчету принимаем длину пассивного конца трубки0,04м, [3, c.25].

Отсюда

Находим сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения

 

где R - сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки, Ом;

- напряжение электрической сети, В;

Р - единичная мощность ТЭНа, Вт.

К расчету принимаем U=220 В, Р =1083,3Вт (таблица 3.2).

Отсюда

Находим сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки , из выражения

 (24)

где - коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки;=1,3.

Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, , по формуле

 (25)

где - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20

- температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры, 

t – рабочая температура проволоки, 

К расчету принимаем сплав Нихром Х20Н80 со следующими параметрами: .

Ом·м .

Определяем диаметр проволоки ТЭНа, d, м, по формуле

 (26)

Выбираем ближайший стандартный диаметр, =0,6мм.

Находим длину проволоки ТЭНа, , из выражения

 (27)

Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке , из выражения

 (28)

< , т.е. не превышает предельно допустимой удельной мощности

Вычисляем длину одного витка спирали , по формуле

 (29)

где 1,07 – коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее

со стержня намотки;

 - диаметр стержня намотки, м. Принимаем 

Находим количество витков спирали n, шт., по формуле

 (30)

Находим расстояние между витками спирали а, м., которое связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением

 (31)

Для обеспечения хорошего отвода тепла от внутренней поверхности спирали должно быть соблюдено соотношение>.

Определяем шаг спирали s,м, по формуле

 (32)

Вычисляем коэффициент шага , по формуле

 (33)

Вычисляем коэффициент стержня намотки , по формуле

 (34)

Определяем диаметр спирали ТЭНа по формуле

 (35)

Находим общую длину проволоки , с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков

 (36)