Расчет свободно излучающих металлических нагревателей: Методические указания к практическим занятиям по дисциплинам "Оборудование термических цехов", "Технологическое оборудование, механизация и автоматизация в производстве, обработке и переработке новых материалов" и "Конструирование механизмов и приборов", к курсовому и дипломному проектированию, страница 5

Для этого рассчитывается условный коэффициент b. 

, см³.                                                            (11)

По номограмме на рис. 5 подбирается число, тип конструкции, сечение материала и схема включения нагревателей, затем по рис. 6 определяется их длина.

Номограммы удобно использовать для предварительного выбора параметров, числа и конструкции нагревателей. Затем для выбранного варианта проводят по формулам (7)—(10) уточненный расчет размеров сечения и длины материала нагревателя (проволоки или  ленты). Полученные значения сечения округляются до ближайшего значения по ГОСТ (прил. 2), лучше в большую сторону.

После определения размеров нагревателя производится предварительная проверка правильности выполненного расчета.

Предварительная проверка расчета нагревателя

1. Рассчитывается действительная (реальная) поверхностная нагрузка нагревателя w_р:

w_р = 10³  · N₁/ F_р,                                                           (12)

где  N₁ — мощность одного нагревателя в кВт;

       F_р — действительная  (реальная) излучающая поверхность нагревателя в см², которая рассчитывается через длину l и периметр поперечного сечения проволоки pd или ленты 2 · (a+b).

2.  Вычисляем погрешность  d= [(w_р  — w_д) / w_д ] · 100%.

Если d> ±5%, то надо пересчитать нагреватель с изменением  его шага или других исходных данных (напряжения, конструкции или материала).

3. Если d< ±5%, то проверяется температура нагревателя

, ^оС.                           (13)

Если полученная температура больше  допустимой для принятого материала нагревателя, то выбирается более жаростойкий материал и производится перерасчет нагревателя.

4. Если изменен лишь шаг нагревателя в сторону уменьшения (согласно п.2), то также проверяется температура нагревателя, но при этом сначала пересчитывается a_г  для вновь принятого шага (tили e).

Завершается расчет нагревателей проверкой размещения их на соответствующих стенках печной камеры. Примеры размещения и крепления нагревателей в печи приведены на рис. 6. Для размещения нагревателей находят их длину L  в  свернутом виде и площадь F_нр  занимаемую ими.

Для спирали

                           L_c =  l_с · t / (3,14 · D), м.                                             (14)

Для зигзага

                                L_з = l_з · e /(H + 0,57 · e), м.                                        (15)

Диаметр спирали D принимается в зависимости от размеров, мощности и температуры печи D=(5¼14) · dпо табл. 3. Для лабораторных печей  рекомендуемое соотношение D=(4¼9) · d. Высота зигзагообразного нагревателя принимается по данным табл. 4 и 5.

Таблица 3  

Рекомендуемые отношения диаметров спирали D и проволоки d

tн,оС	Отношение  D/d для нагревателя на трубке из		Отношение  D/d для нагревателя на полочке из
	хромаля	нихрома	хромаля	нихрома
ниже 1000	6...12	6...14	6...10	6...10
1000...1200	6...10	6...12	5...7	5..9
1200...1300	6...10	—	—	—
выше 1300	5...7	—	—	—

Таблица 4

Предельная высота проволочного зигзага H, мм в зависимости

 от материала и способа размещения в печи

место и способ	нихром, d, мм				хромаль, d, мм
крепления	6¼7	8¼9	10¼11	12¼14	6¼7	8¼9	10¼11	12¼14
свод, на крючках	215	250	280	300	150	170	190	210
свод,  на  опорах	170	200	220	240	130	160	180	200
под,  на  опорах	240	300	350	380	180	210	240	270