Средний диаметр витков спирали Dсрпринимается равным:

D_ср =(8…10)d_пр.

Шаг витков:

h=(2…4)d_пр

Количество витков спирали:

,

Длина спирали:

L _c = mh.

Наружный диаметр трубки:

D_н =(2,5…3)D_ср.

Наружный диаметр трубки не должен превышать 16…18 мм. В противном случае необходимо уменьшить мощность ТЭНа .

Полная длина тэНа

L_полн = L_c +2L_п,

где

Lп

-

длина пассивной части трубки ТЭНа , может быть принята в зависимости от мощности ТЭНа от 0,02 до 0,1 м.

Тепловой расчет ТЭНов заключается в определении действительной температуры поверхности оребрения и удельной поверхностной мощности ТЭНа.

По эскизу калорифера с учетом расположения ТЭНов (шахматное или коридорное) необходимо определить живое сечение калорифера F_к (сечение в области расположения ТЭНов, через которое проходит подаваемый воздух): F_к =А·В – F_Т,

где	А и В	-	размеры воздуховода калорифера, рис. 4.1;
	FТ	–	площадь поперечного сечения всех ТЭНов в ряду.

Площадь поперечного сечения всех ТЭНов в ряду определяется произведением наружного диаметра трубки D_н на длину ТЭНа и число ТЭНов в ряду m.

F_Т = D_н·А·m.

При этом ширина воздуховода калорифера должна быть несколько больше полной длины ТЭНа.

Высота воздуховода калорифера В определяется количеством ТЭНов в ряду и диаметром оребрения D_ор ТЭНа. Диаметр оребрения D_ор ориентировочно может быть принят равным:

D_ор=(2…3)D_H.

Расстояние между центрами ТЭНов в ряду L_р принимают примерно равным (1,2…2) D_ор.

Рис. 4.1 Эскиз калорифера

Отсюда высота воздуховода

В = L_p·z_p,

где z_p – число ТЭНов в ряду.

Температура поверхности оребрения ТЭНа существенно зависит от от скорости обтекания ТЭНов воздухом . По известной производительности одного вентилятора скорость обтекания будет равна

.

Температура поверхности оребрения ТЭНа может быть определена из уравнения теплового баланса в установившемся режиме, когда тепловой поток выделяемый нагревательным сопротивлением, равняется тепловому потоку, снимаемому с его теплоотдающей поверхности:

где	tт	-	температура теплоотдающей поверхности ТЭНа, 0С;
	tв	–	температура воздуха, обдувающего ТЭН, 0С;
		–	коэффициент теплоотдачи от поверхности ТЭНа, Вт/(м2оС);
	Fт	–	площадь теплоотдающей поверхности ТЭНа, м2.

Отсюда:

В расчетах температура воздуха, обдувающего ТЭН определяется как средняя между температурой на входе в электрокалорифер и на его выходе.

Коэффициент теплоотдачи  может быть определён по формуле:

,

где	Nu	-	критерий Нуссельта;
		–	коэффициент теплопроводности воздуха, =0.027 Вт/м;
	b	–	шаг ребер.

Ориентировочно шаг ребер можно определить как:

.

Критерий Нуссельта равен

где	с,m	-	коэффициенты, соответственно равны 0,104 и 0,72 для коридорного расположения ТЭНов, 0,223 и 0,65 –для шахматного расположения;
	Rе		критерий Рейнольдса;
	hp	–	высота ребра, м.

Высота ребра определяется из выражения:

,

где диаметр оребрения:

D_ор = (3…4)D_H.

Критерий Рейнольдса определяет режим обтекания ТЭНов воздухом и равен:

,

где



–

коэффициент кинематической вязкости воздуха, .