Расчет электрокалорифера.

Задание:

Рассчитать калориферный нагреватель мощностью 27кВт. Температура воздуха в помещении 12°С, температура наружного воздуха - 20°С.

Решение:

1. Так как температура нагревательных элементов калорифера невелика, в качестве материала проволоки принимаем константан, рекомендуемая температура которого t_д =250°C и удельное сопротивление ρ=0,48Ом×мм²/м.

2. Мощность на фазу

3. Напряжение принимаем 380В:

4. Для удобства регулирования спирали калорифера разделим не на 3, а на 6 секций. Тогда мощность каждой секции:

5. Определяем расчетную температуру, по которой выбирается проволока:

где: k_м - коэффициент монтажа (для спирали, навитой на керамику, k_м = 0,85);

k_с - коэффициент среды (для спирали, обдуваемой воздушным потоком, k_c = 1,4);

6. Определим величину:

где: d - диаметр проволоки;

р - удельная мощность на единицу длины.

7. Пользуясь таблицей удельной мощности на единицу длины нагревательного элемента, находим d = 1,4мм и p = 41Вт/м.

8. Зная р, определяем длину проволоки на секцию:

9. Принимаем скорость воздуха ν = 15м/с (обычно ее берут из расчета вентиляции).

10. Коэффициент конвекции:

Рис. 7. Кривые зависимости сечения нихромовой проволоки от силы тока при различных температурах нагрева (проволока расположена горизонтально в спокойном воздухе).

11. Для того чтобы снять со спиралей необходимую мощность, требуется, чтобы длина проволоки секции была не менее

где: (t_пр - температура проволоки).

Если бы оказалось, что l< l_c, то пришлось бы сделать пересчет, задаваясь иной температурой нагрева.

3. Индукционный и диэлектрический нагрев задачи

37. Определить горячую глубину проникновения тока частотой 10000 Гц в сталь СТ 45.

38. При какой частоте выгоднее нагревать деталь под закалку, если:

а) диаметр детали 50мм, глубина закалки 2мм;

б) диаметр детали 80мм, глубина закалки 3,5мм;

в) диаметр детали 90мм, глубина закалки 1мм.

Выбрать генератор стандартной частоты, если мощность, идущая на нагрев, Р = 50кВт.

39. Семена с относительной диэлектрической проницаемостью ε=5 сушатся между пластинами конденсатора при напряжении U = 10кВ, расстояние между пластинами h = 100мм. Воздушный зазор - 15мм. Возможна ли работа установки без пробоев, если при наличии водяных паров допустимая напряженность поля в зазоре не превышает 0,5кВ/см?

40. Высокочастотный трансформатор с первичной обмоткой из 12 витков и магнитной цепью, сечение сердечника которой 80см², работает при частоте f = 2500Гц. Напряжение на генераторе 375В. Можно ли переключать трансформатор на 750В с точки зрения нагрева железа, если допустимая индукция в железе при указанной частоте В_доп = 0,8 Т?

41. Ламповый генератор работает на лампе ГУ10А. Ее анодный ток, замеренный прибором электростатической системы, равен 3А. Лампа работает при отдаче в нагрузку номинальной мощности. Опасен ли такой режим для лампы?

42. Каков приблизительно К.П.Д. лампы ГУ12А, если анодный ток 5А, угол отсечки 65°? Генератор работает при анодном напряжении, близком к номиналу лампы.

43. Для сушки семян в поле высокой частоты можно применить две установки. Частота первой f₁=25МГц, второй f₂=40МГц. Напряженность поля, которую можно получить в первой установке, 500В/см, во второй 280В/см. Какая установка обеспечит более быстрый нагрев?