Métodos aproximados para el cálculo de calentadores.

En los cálculos prácticos, suelen utilizar métodos aproximados para calcular los calentadores, basados ​​en el uso de datos experimentales (en forma de tablas o dependencias gráficas), que reflejan la relación entre la corriente de carga (In), la temperatura, las dimensiones de la sección transversal y diámetro. Las dependencias gráficas o los datos tabulares se obtienen para ciertas condiciones (estándar) cuando el cable se estira horizontalmente en aire en calma a una temperatura de 293 K.

La temperatura real de la superficie Td se lleva a la Tp calculada (tabular) utilizando los factores de la planta y el entorno:

donde km y kc son la instalación y los factores ambientales. Para condiciones estándar kM = kc = 1.

El factor de instalación tiene en cuenta el deterioro de la transferencia de calor en un verdadero calentador en comparación con las condiciones estándar bajo las cuales se obtuvieron los datos tabulados (km ≤ 1).Para una espiral de alambre en aire quieto km = 0,8 ... 0,9, para una espiral en un marco aislante (varilla) km = 0,7, para una espiral o alambre en un elemento calefactor, piso calentado eléctricamente, suelo, panel km = 0,3 ... 0.4.

El factor ambiental explica la mejora en la transferencia de calor en comparación con las condiciones estándar debido al efecto del ambiente calentado (kc ≥1). Para bobina de alambre, alambre en aire en movimiento kc = 1.1 … 4.0, para calentadores de diseño protegido y sellado en agua tranquila kc = 2.5, para calentadores en agua en movimiento kc = 2.8 … 3. Los valores de kc y km para otras operaciones las condiciones se dan en la literatura de referencia.

Cargas admisibles en alambre de nicromo suspendido horizontalmente en aire quieto a temperatura de diseño

La temperatura real de la resistencia (conductor) en calentadores de tipo abierto está determinada por las condiciones tecnológicas del medio calentado. Si la temperatura de la superficie de transferencia de calor del calentador no está limitada por el medio calentado, entonces la temperatura real de la resistencia de calentamiento se toma de la condición Td ≤ Tmax (Tmax es la temperatura máxima permitida del calentador (conductor)).

De acuerdo con el esquema aceptado para conectar los calentadores, la fuerza actual de un calentador está determinada por la fórmula

donde Pf es la potencia de fase de la ETU, W, Uph es la tensión de fase de la red, V, Nc es el número de ramas paralelas (calentadores) por fase.

De acuerdo con Tr e In, el área de la sección transversal y el diámetro se determinan a partir de las tablas de referencia.

La longitud requerida, m, del cable calefactor por sección (calentador) se encuentra mediante la expresión

donde ρt es la resistencia eléctrica del cable a la temperatura real, Ohm-m.

De interés práctico son los métodos de cálculo utilizados en empresas especializadas en la producción de calentadores herméticamente sellados (TEN)... Los datos iniciales para calcular el elemento calefactor son:

• fuerza nominal

• voltaje del calentador,

• longitud activa de su caparazón

• ambiente calentado.

Diez parámetros de shell

Bobina para elementos calefactores se calcula en la siguiente secuencia:

1. De acuerdo con la potencia nominal y la longitud desplegada según la tabla de referencia, seleccione la superficie activa requerida del calentador y determine el flujo de calor superficial específico, W / cm2, en la superficie exterior de la carcasa del calentador:

El flujo de calor calculado no debe exceder el valor máximo permitido, es decir, Fa ≤ Fa.dop.

2. Predeterminar el diámetro, mm, de la resistencia de calentamiento (conductor)

donde Fa.dop.pr — flujo de calor específico permisible en la superficie del conductor, W / cm2. El valor de FA add.pr se toma de acuerdo con la tabla de referencia, dependiendo del ambiente de trabajo y la naturaleza del calentamiento.
De acuerdo con los libros de referencia, se encuentra el diámetro más cercano del alambre, mayor en relación con el surtido.

Flujo de calor específico permisible en la superficie del calentador y el conductor

Parámetros del alambre de nicromo (X15P60)

3. Resistencia nominal, ohmios, bobinas a temperatura de funcionamiento

4. Resistencia nominal, Ohm, bobinas a 293 K

5. Resistencia de la bobina de bobinado

donde kos es un coeficiente que tiene en cuenta el cambio en la resistencia del conductor como resultado del prensado por el método de revestimiento.

6. Longitud activa, m, hilo calefactor

donde Rl es la resistencia eléctrica de 1 m de cable, Ohm/m

7. Flujo de calor específico real, W / cm2, en la superficie del cable calefactor

donde Al es el área superficial de 1 m de hilo calefactor, cm2/m.

Si Fa.pr> Fa.dop.pr, entonces es necesario aumentar el diámetro del cable.

8. El número activo de vueltas en espiral.

donde lw es la longitud del giro helicoidal, mm.

9. El número total de vueltas de la espiral, teniendo en cuenta el devanado necesario en los extremos de las varillas de contacto en la cantidad de 10 vueltas para el extremo de la varilla.

10. Paso de la espiral, mm, antes del revestimiento.

donde lad es la longitud activa del calentador antes de la carcasa, mm.

El valor calculado de lsh se compara con las condiciones:

11. Longitud total de la espiral