Přibližné metody výpočtu ohřívačů

V praktických výpočtech často používají přibližné metody výpočtu ohřívačů, založené na použití experimentálních dat (ve formě tabulek nebo grafických závislostí), které odrážejí vztah mezi zatěžovacím proudem (In), teplotou, rozměry průřezu a průměr. Grafické závislosti nebo tabulková data se získávají pro určité (standardní) podmínky, kdy je drát natažen vodorovně v klidném vzduchu při teplotě 293 K.

Skutečná povrchová teplota Td je převedena na vypočítanou Tp (tabulka) pomocí faktorů rostliny a prostředí:

kde km a kc jsou faktory instalace a prostředí. Pro standardní podmínky kM = kc = 1.

Instalační faktor zohledňuje zhoršení prostupu tepla v skutečný ohřívač ve srovnání se standardními podmínkami, za kterých byly získány tabulkové údaje (km ≤ 1).Pro drátěnou spirálu v klidu vzduchu km = 0,8 ... 0,9, pro spirálu na izolačním rámu (tyči) km = 0,7, pro spirálu nebo drát v topném tělese, elektricky vyhřívaná podlaha, půda, panel km = 0,3 … 0,4.

Faktor prostředí odpovídá za zlepšení prostupu tepla oproti standardním podmínkám vlivem vytápěného prostředí (kc ≥1). Pro cívku drátu, drát v pohybujícím se vzduchu kc = 1,1 … 4,0, pro ohřívače chráněného a utěsněného provedení v stojaté vodě kc = 2,5, pro ohřívače v proudící vodě kc = 2,8 … 3. Hodnoty kc a km pro ostatní provozní podmínky jsou uvedeny v referenční literatuře.

Povolené zatížení na nichromovém drátu zavěšeném vodorovně v klidném vzduchu při projektované teplotě

Skutečná teplota odporu (vodiče) u otevřených ohřívačů je dána technologickými podmínkami ohřívaného média. Pokud není teplota teplosměnné plochy ohřívače omezena ohřívaným médiem, pak se skutečná teplota ohřívacího odporu bere z podmínky Td ≤ Tmax (Tmax je maximální dovolená teplota ohřívače (vodiče)).

Podle přijatého schématu připojení ohřívačů je proudová síla jednoho ohřívače určena vzorcem

kde Pf je fázový výkon ETU, W, Uph je fázové napětí sítě, V, Nc je počet paralelních větví (ohřívačů) na fázi.

Podle Tr a In se plocha průřezu a průměr určí z referenčních tabulek.

Požadovaná délka m topného drátu na sekci (topení) se zjistí výrazem

kde ρt je elektrický odpor drátu při skutečné teplotě, Ohm-m.

Prakticky zajímavé jsou výpočtové metody používané ve specializovaných podnicích při výrobě hermeticky uzavřených ohřívačů (TEN)... Výchozí údaje pro výpočet topného tělesa jsou:

jmenovitá síla
napětí ohřívače,
aktivní délka jeho pláště
vytápěné prostředí.

TEN parametry pláště

Cívka pro topná tělesa se počítá v následujícím pořadí:

1. Podle jmenovitého výkonu a rozložené délky dle referenční tabulky zvolte požadovanou aktivní plochu ohřívače a určete měrný plošný tepelný tok, W / cm2, na vnějším povrchu tělesa ohřívače:

Vypočtený tepelný tok nesmí překročit maximální přípustnou hodnotu, tzn. Fa ≤ Fa.dop.

2. Předem určete průměr, mm, topného odporu (vodiče)

kde Fa.dop.pr — přípustný měrný tepelný tok na povrchu vodiče, W / cm2. Hodnota FA add.pr se bere podle referenční tabulky v závislosti na pracovním prostředí a charakteru vytápění.
Podle referenčních knih je zjištěn nejbližší průměr drátu, větší v poměru k sortimentu.

Přípustný měrný tepelný tok na povrchu ohřívače a vodiče