Расчет сечения проволочного нагревателя

Пример решения

Рассчитать сечение проволочного нагревателя, учитывая, что удельная поверхностная мощность нагревателя W= 0.88 Вт/см², размеры нагревателя: а= 3.8 м, в= 2.4 м, удельное сопротивление материала при рабочей температуре ρ= 1.46·10^-6 Ом м. Принимаем, что нагреватели соединены в звезду, фазное напряжение U= 127 В.

Решение:

1. Определим площадь нагревателя:

м²;

2. Найдем тепловую мощность нагревателя:

кВт;

3. Определение диаметра:

м;

4. Cечение проволочного нагревателя:

 мм².

Ответ: сечение проволочного нагревателя S=416,57 мм².

Задачи для решения

1. При прохождении участка проводника с разностью потенциалов U, электрон приобретает кинетическую энергию W_e=6,408·10^-15 эВ. Определить скорость электрона υ_e, прошедшего в электрическом поле Е.

2. Определить напряжение в проводнике из нихрома, при температуре проводника 40 градусов Цельсия, который намотан на цилиндр, длиной 0,5 метра и радиусом 0,02 метра. Проводник прямоугольного сечения (прилегающая сторона к цилиндру b=5 мм), а=2,5 мм; мощность, выделяющаяся при этом – 3 Вт.

3. Определить время протекания электрического тока по проводнику, если количество выделяющейся в проводнике теплоты Q=1875 Дж, сила тока I=2,5 А, напряжение U=60 В, радиус проводника r=3 мм, его длина l=3 м. Мощность, выделяющаяся в проводнике P=30 Вт.

4.Определить коэффициент мощности ЭПС при фазово-импульсном регулировании, если известно напряжение сети U_с= 380 В, полный ток I= 105 А, основная гармоника тока I₁= 85 А, cos φ= 0.8, коэффициент искажения v равный 0,6, а так же реактивная мощность Q, которая составляет 17.6 квар.

5.Определить А- удельный расход электроэнергии печи ЭПС для нагрева стальной заготовки весом 1960 т, если известна часовая производительность печи g= 16,3 т/ч, мощность тепловых потерь в трех фазах печи Р_тп= 2264 кВт, полезная мощность составила Р_пол = 5000 кВт. При расчете необходимо учесть изменение удельного расхода электроэнергии. Понижение U питающей сети на 10% приводит к снижению мощности на 17%.

6.Определить КПД печного трехфазного трансформатора мощностью 2500 кВА, потери которого составили: Р_хх=4.25 кВт, Р_кз=22.3 кВт. Коэффициент мощности равен 0.8.

7.Определить полезную мощность электрической печи сопротивления, если ток вторичной обмотки трансформатора I₂= 25 кА, расход электроэнергии составил N= 800 кВт/ч, КПД= 55%, напряжение U_с= 380 В.

8.Найти диаметр проволочного нагревателя для шахтной электропечи при напряжении сети U_с= 380 В, активная поверхность нагревателя F=2,5 м², удельное сопротивление материала при рабочей температуре составляет р= 1,46 10^-6Ом м, удельная поверхностная мощность нагревателя W=1,2 Вт/см².

9.Найти Р_н номинальную мощность печи, если известно, что температура нагревателя Т_н= 1200 К, а температура изделия Т_изд=800 К, поверхность нагревателя F_н= 3 м², а коэффициент лучеиспускания С₁₂= 0,7.

10.Определить распределение мощности в межэлектродном промежутке вакуумных дуговых печей, которые характеризуются катодным h_к и анодным h_а коэффициентами мощности, если известно, что U_д=220 В, I_д=2,5 А, мощность на катоде Р_к=35 Вт, а на аноде Р_а=75 Вт, а также найти потери анодной мощности Р_у, если ток утечки I_у=14 А.

11. Определить диаметр распада электрода для дуговой печи d_рэ, с мощностью печного трансформатора S=1000 кВА. Допустимая плотность тока j=0,35 А/м².

12 . Определить коэффициент мощности cos φ для установки печи сопротивления при суммарной установленной мощности Рн = 189 кВт, коэффициент спроса К_с = 0,75, tg φ = 0,8.

13. Определить номинальную мощность  ЭПС Р_н.. Если поверхность нагревателя F_н=0,4 м², температура нагревателя Т_н=1800 ⁰С, температура изделия Т_изд=1000 ⁰С,  коэффициент лучеиспускания С₁₂=1,2, коэффициент эффективности от 0,3 до 0,8.

14. Определить средний ток (вторичный). Где КПД трансформатора η_тр=0,98, коэффициент, учитывающий электрические потери в элементах вторичной цепи η_э=0,86,  коэффициент, учитывающий тепловые потери η_т=0,99. Масса заготовки 250 кг, время нагрева заготовки при средней удельной теплоемкости τ_н=5 ч, удельная теплоемкость материала заготовки С=10 Дж/кг ^. С. Длина заготовки l=2м, t_к=1273К, t_н=900К.

15. Определить количество теплоты выделяющееся из нихромового проводника (ρ₂₀(NiCr)=1.1Ом·нм²/м), при t=45˚K , намотанного на цилиндр d=2см, плотными витками l=5м. Проводник высотой b=9мм и длинной l=5мм. Рабочий цикл τ=300сек, температурный коэффициент электрического сопротивления α=0.0002, при токе I=10A.

16. Какой будет тепловой поток Q, проходящий через тело,с температурой поверхности t₁₌423К,  температура внутри t₂₌358К, ширина проводящей стенки 2м, высота 6м, толщина 4м, температурный коэффициент β=1,5

17. Определить коэффициент лучеиспускания С₁₂, если известно, что коэффициент эффективности С_эф=0,75, температура нагревателя Т_н=700 К, температура изделия Т_и=850 К, номинальная мощность печи Р_ном=55 кВт. Площадь нагревателя  F_н=1,6 м².

18. определить массу воды в электрическом котле мощностью Р=209,5 кВт, вода с температурой t₁=25⁰С кВт закипит (t₂=100⁰С) за τ=5 мин. Теплоемкость воды с=4190 Дж/(кг·с).