Исходные данные для расчета нагревательных элементов

Для расчета ТЭНа необходимо иметь сведения о его мощности Р, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки   и поверхности спирали W_n.

Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате и их количество определяем из технической характеристики аппарата.

Мощность ТЭНа Р, Вт, определяем из соотношения:

 

 (33)

 

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

n - количество ТЭНов, шт.

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

Принимаем  и .

Исходные данные сводим в таблицу (см. таблицу 5).

Таблица 5 - Исходные данные для расчета ТЭНа

Наименование показателя	Значение показателя
Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, ΣΡ, Вт	30
Количество ТЭНов в аппарате, n, шт.	6
Единичная мощность ТЭНа Р, Вт	5
Напряжение электрической сети, U, В	220
Вид среды, в которой работает ТЭН	вода
Удельная нагрузка на поверхности трубки wt, Вт/м2
Удельная нагрузка на поверхности спирали Wn, Вт/м2

Расчетная схема

Эскиз ТЭНа с указанием расчетных параметров показан на рисунке 6

 

Рисунок 6 – Схема к расчету ТЭНа

а - параметры трубки; б - параметры спирали.

 

Порядок расчета

Расчет ТЭНа выполняем в триэтапа:

- определение размеров трубки;

- расчет размеров проволоки;

- нахождение размеров спирали.

Определяем длину активной части трубки ТЭНа l_a, м, по формуле

 (34)

 

где D_Т – диаметр трубки ТЭНа. Диаметр трубки принимают в пределах D_Т = 0,006...0,016 м.

Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки , м, из соотношения

 

 (35)

 

где γ – коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, γ=1,15.

Находим полную развернутую длину трубки после опрессовки L_Т, м, по формуле

 

 (36)

 

где L_П - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м (=5см).

Находим сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовкиR, Ом, из выражения

 

 (37)

а сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки R_О O_М, из выражения

 

 (38)

 

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

Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, ρ_t, Ом ◦м, по формуле:

 

= 1,25◦10 Ом◦м, (39)

 

где р₂₀ - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20°С, Ом • м;

α - температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного

сопротивления проволоки при изменении температуры, град^-1;

t - рабочая температура проволоки, °С.

Определяем диаметр проволоки ТЭНа d, м,по формуле:

 

 (40)

 

Находим длину проволоки ТЭНа l_пр,м, из выражения:

 

 (41)

Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке W_ПФ, Вт/м^2:

 (42)

 

W_ПФ не превышает предельно допустимых величин.

Вычисляем длину одного витка спирали l_в, м,по формуле

 

 (43)

 

где 1,07 - коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее со стержня намотки;

d_С - диаметр стержня намотки, м, выбирают из конструктивных соображений =0,003... 0,006м.

Находим количество витков спирали n, шт., по формуле

 

 (44)

 

Расстояние между витками спирали а, м, связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением

 

 (45)

Для обеспечения хорошего отвода тепла от внутренней поверхности спирали соблюдено соотношением а > d_ПР

Определяем шаг спирали s, м

 

 (46)

 

Вычисляем коэффициент шага Кш

 

 (47)

 

и коэффициент намоток стержня

 

 (48)

 

Определяем диаметр спирали ТЭНа d_СП,м, по формуле

 

 (49)

 

Находим общую длину проволоки l_o, м, с учетом навивкина концы контактных стержней по 20 витков:

 (50)

Заключение

 

В настоящее время вопросам повышения эффективности производства и качества готовой продукции уделяется большое внимание.

Применительно к торговле и общественному питанию эти требования должны найти свое отражение в сокращении продолжительности технологических процессов, снижении удельного расхода энергии, уменьшении потерь сырья при его обработке, повышении качества готовой продукции, улучшению санитарно-гигиенических условий.

Успешному решению поставленных задач будет во многом способствовать проектирование, производство и использование современного высокоэффективного оборудования.

Поэтому тема проектирования современных конструкций теплового оборудования актуальна.

Курсовой проект успешно завершен, котел пищеварочный электрический емкостью 250 л проектирован. Необходимые задачи для реализации цели решены.