Мощность водонагревателя — это один из наиболее важных критериев, на который стоит обращать внимание при покупке. От нее зависит и скорость нагрева воды, как в проточных, так и накопительных устройствах, и нормальная работоспособность прибора, поскольку не каждая проводка способна выдержать оборудование высокой мощности. Поэтому, чтобы при включении установленного водонагревателя каждый раз не выбивало пробки, стоит еще в магазине узнать его мощность. Этот показатель определяет нагревательный элемент (ТЭН) установленный в приборе — именно он нагревает воду. Принцип действия подобен электрическому чайнику, т.е. чем мощнее этот элемент, тем быстрее вода нагреется до установленной пользователем температуры. Мощность ТЭН зависит от типа водонагревателя: проточный или накопительный, поэтому стоит рассмотреть подробнее каждый из них. Принцип действия проточных водонагревателей заложен в их названии: вода нагревается мгновенно, проходя через камеру с ТЭН. Для такого моментального нагрева требуются мощные нагревательные устройства. Поэтому значение мощности проточных водонагревателей составляет от 6 до 27 кВт в зависимости от производительности. При этом температура воды на выходе составляет 30-40 градусов, в зависимости от времени года. Производительность 1,8-4 литра в минуту. Но не всегда верно выбирать самое мощное устройство: здесь важно оценивать возможности своей проводки. Устройства с мощностью выше 5 Квт рекомендуется подключать к трехфазной розетке на 380В Чтобы сделать правильный выбор, покупателю для начала стоит определиться, для каких именно целей он собирается устанавливать водонагревающий прибор. Например, на кухне, тем более для небольшой семьи, вполне уместно установить проточный водонагреватель с минимальными параметрами. Их производительность не превышает 3 литров в минуту, температура воды на выходе 30 градусов, при этом мощность ТЭН 3-4 кВт. В то время как для душа показатели производительности такого прибора должны быть выше, около 6 литров в минуту. А значит, и мощность устройства будет не менее 7 кВт. Такое оборудование выдержит не каждая проводка, особенно в старых домах. Но это не значит, что в душе нельзя установить водонагреватель мощностью в 4 кВт, тем более во всех моделях, независимо от их производительности, в комплекте уже идет лейка для душа. Здесь стоит задуматься о комфортности использования прибора. В таких приборах мощность нагревательного элемента должна соответствовать размерам резервуара. Например, в компактных 10-25 — литровых баках устанавливаются ТЭН мощностью 1,5-2,5 кВт, а для нагревания 100 литров воды потребуется ТЭН не менее чем на 4-5 кВт. В некоторых современных бойлерах, баки которых имеют большой объем, устанавливается не один, а два ТЭН. При этом, пользователь имеет возможность через систему управления включать как один нагревательный элемент, так и, для ускорения работы, второй. Например, такой возможностью оснащена модель Ariston ABS VLS Evo PW на 100 литров. Соответственно, при этом устройства будут потреблять больше электроэнергии. В первую очередь, необходимо выяснить, на какую мощность рассчитана домашняя электросеть. Здесь также стоит учитывать одновременное потребление электроэнергии и другими приборами. Не получится каждый раз выключать все электрооборудование в доме, чтобы нагреть воду. Довольно часто возможности квартирной проводки довольно скромные и не превышают 10 кВт. Поэтому в таком помещении невозможно установить мощный проточный водонагреватель, поскольку каждый раз будет срабатывать автомат защиты. Но можно будет пользоваться небольшим по объему накопительным бойлером, ТЭН которого рассчитан на 1,2 – 2,5 кВт. Перед покупкой такого электрооборудования необходимо узнать доступность киловатт для использования в своей квартире или доме. После, из общего числа следует вычесть мощность тех приборов, которые так или иначе будут работать одновременно с водонагревателем. Например, холодильник, отдельно стоящий морозильник, телевизор, компьютер, кухонная техника (которая часто включена). В итоге получится мощность, которую можно использовать для работы накопительного или проточного прибора для нагрева воды. Найти подходящий для себя вариант проточного водонагревателя не составит труда. Например, модельный ряд таких устройств компании THERMEX серии Stream имеет два цвета – белый и серебряный, мощностью на 3,5, 5 и 7 кВт. Если же проточный водонагреватель устанавливается для снабжения сразу нескольких водозаборных точек, например для кухни и душа одновременно, то мощность должна быть еще больше. Так, Ariston Fast Evo 11 C имеет водонагреватель на 19 кВт, а его производительность 11 литров в минуту. На несколько точек водозабора предусмотрена модель и германского производителя AEG DDLT PinControl — в ней установлен ТЭН на 18 кВт. Но стоимость такого прибора будет в два раза больше, поскольку в Ariston в качестве комплектующих используются китайские детали. Водонагреватель Ariston Fast Evo 11 C В зависимости от объема, он нагревает воду от 1 до 5 часов. Например, чтобы нагреть 15 литровый резервуар, ТЭНу с мощностью 1,5 потребуется не больше часа. Как утверждает производитель, водонагреватели THERMEX серии CHAMPION на 10 и 15 литров нагреют полный бак до 60 градусов за 25 и 30 минут соответственно. Ну а чтоб нагрелось 100 литров воды, потребителю придется ждать не менее 2-4 часа, притом, что мощность нагревательного элемента в таком устройстве выше – 2-3 кВт. Например, THERMEX ROUND PLUS IR 100 V будет готов к использованию через 2,5 часа, в нем установлен один ТЭН на 2 кВт. Примерные данные относительно собственной модели владелец водонагревателя всегда может найти в инструкции, которая идет в комплекте с оборудованием. Все модели накопительных устройств оснащены такой функцией. Через механическую или электронную панель управления водонагревателя пользователь выставляет нужную температуру. После включения ТЭН вода начинает нагреваться. Как только она достигнет нужной температурной отметки, срабатывает терморегулятор, который останавливает работу нагревательного элемента. При расходе воды из бака, в него поступает вновь холодная вода — она смешивается с горячей. В этом случае терморегулятор вновь включает ТЭН для нагревания жидкости. Если вода из бака не расходуется, то с помощью автоматики водонагреватель поддерживает ее температуру, заданную пользователем. В процессе нагревательный элемент то включается, то выключается. Такая функция не расходует большого количества электроэнергии, всего несколько кВт в сутки. Поскольку стенки бака имеют теплоизоляционный слой, потеря тепла происходит очень медленно: за час вода остывает на 1-2 градуса. По утверждению специалистов, чтобы экономить во время использования накопительных водонагревателей необходимо держать их в «ждущем» режиме, а не отключать каждый раз от сети. Поскольку на поддержание температуры тратиться гораздо меньше электроэнергии, чем на нагревание остывшей воды. Мощность водонагревателей зависит от их вида. Проточные приборы потребляют больше электроэнергии, но зато они выигрывают у бойлеров по производительности и цене. Накопительным бакам для нагрева воды требуется определенное время, но они более экономные в эксплуатации, тем более, если их не отключать, а использовать режим поддержания температуры. tehnika.expert Cтраница 1 Мощность нагревателей при этом имеет максимальное значение. Температура в термостате быстро растет, приближаясь к заданной. При уменьшении сигнала разбаланса наступает период, когда угол отпирания делается пропорционально зависимым от абсолютной величины этого сигнала. Чем меньше отличается действительная температура от заданной, тем меньше угол отпирания, ниже выделяемая на нагревателях мощность и ниже скорость изменения температуры. К моменту, когда температура в термостате станет равной заданной, угол отпирания принимает значение, соответствующее той мощности, которая необходима для компенсации тепловых потерь во внешнюю среду и поддержания температуры термостата на заданном уровне. [1] Мощность нагревателя q легко определяется из измерений силы тока и разности потенциалов. [2] Мощность нагревателя и количество выделенного им тепла прямо-пропорциональны сопротивлению проводника, поэтому подбору последнего следует уделять особое внимание. [3] Мощность нагревателя, расположенного на поверхности тигля ( у входа полимера в машину), должна быть большей еще и потому, что поступление холодного материала создает большую разность температур между полимером и стенкой тигля; кроме того, в начале тигля происходит большая отдача тепла корпусу машины и охлаждающей воде. [4] Мощность нагревателей рассчитана на разогрев и поддержание максимального температурного режима в рабочем пространстве. При необходимости установить более низкую температуру количество подводимой к нагревателю энергии должно быть уменьшено регулятором напряжения. [5] Мощность нагревателя выбирается с таким расчетом, чтобы, пользуясь им, можно было нагревать блок калориметра с желаемой скоростью. Проволока нагревателя должна быть надежно электроизолирована от металла блока, но хороший тепловой контакт между ними должен быть обеспечен. Конструкция нагревателя может быть различной. [7] Мощность нагревателя может составлять до 500 вт. В схеме вместо поляризованного реле может быть использовано реле на полупроводниковых триодах или на электронных лампах. [8] Мощность нагревателей на 1 м длины зоны обжига распределена неравномерно: там, где изделия более холодные, мощность нагревателей больше; по мере прогрева изделий мощность нагревателей уменьшается. При так-ом распределении мощностей достигается быстрый подъем температуры в начале зоны обжига. [10] Мощность нагревателя регулируют автотрансформатором И типа ЛАТР-2М. Вольтметр 12 служит для контроля напряжения в цепи. [11] Мощность нагревателя подбирается такой, чтобы при максимальном расходе время переключения т было меньше времени включения нагревателя. [12] Мощность нагревателя и количество выделенного им тепла прямо пропорционально сопротивлению проводника, поэтому подбору последнего следует уделять особое внимание. [13] Мощность нагревателя q легко определяется из измерений силы тока и разности потенциалов. [14] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru Определение технических параметров приборов и расчёт нагрева воды – мощности нагревателя, змеевика, количества тепла и расхода энергии для нагрева воды – зависит от типа устройства электроводонагревателей, которые бывают накопительными и проточными. Содержание статьи Для полноценного вычисления расчётной мощности необходимо учесть ряд параметров: Без физико-математических формул бытовой расчёт описывается следующим образом: за 1 час 1 кВт нагревает 860 литров на 1 К. Для более точного определения времени нагревания, мощностных характеристик, объёма используется универсальная формула, из которой потом выводятся остальные результаты: Эта формула состоит из нескольких и отражает целый ряд параметров, учитывая при этом фактор теплопотерь. (При малых мощностных характеристиках и большом объёме этот фактор становится более существенным, однако в бытовых нагревателях этим учётным значением чаще пренебрегают): Nfull – мощностные характеристики нагревательного элемента, Qc – теплопотери водонагревательной ёмкости. Упрощенные формулы с постоянным коэффициентом: Составляющие формул: Часто объём приравнивают к массе (m). Тогда определение мощности ТЭНа будет производиться по формуле: W= 0,00117*m*(tк-tн)/T. Формулы считаются упрощёнными, ещё и потому что в них не учитывается: При покупке устройства надо принимать во вниание, что относительно низкие мощностные характеристики накопительных водонагревателей по сравнению с проточными ещё не гарантируют финансовую экономию. Накопительные меньше «забирают», но из-за того, что работают дольше, больше и расходуют. Для финансовой экономии более надёжной стратегией будет общее снижение водопотребления за счёт установки различного вида экономителей (http://water-save.com/) и строгий учёт водорасхода. Максимальный гидропоток V (в литрах за минуту) с заданными мощностными характеристиками W (в киловаттах) рассчитывается по формуле: V= 14,3*(W/t2-t1), в которой t1 и t2– температуры на входе в нагреватель и в результате подогрева соответственно. Ориентировочные мощностные характеристики электроводонагревателей применительно к бытовым потребностям (в киловаттах): Выбор затрудняет то, что нагреватели выпускаются в двух вариантах подключения: к однофазной (220 В) и трёхфазной (380 В) сети. Однако нагреватели для однофазной сети, как правило, не выпускаются выше 10 киловатт. Расчет нагрева воды в бассейне складывается из вычисления параметров электронагревателя и объёма, который необходимо подогреть. В таблице указано приблизительное время в часах, за которое температура поднимается с 10 °С до 28 °С. При этом существенную роль в конечных вычислениях играет площадь водяного «зеркала», температура окружающей среды, степень открытости/ закрытости места расположения бассейна. Читайте далее Оставьте комментарий и вступите в дискуссию hitropop.com На данной странице мы рассмотрим справочную информацию о материалах, которые применяют для изготовления электрических нагревателей, а также наведем примеры расчета нихромовых нагревателей электрических печей. Нагреватели это наиболее важный элемент печи, и они должны соответствовать многим требованиям. Лучше всего для производства электрических нагревателей для электропечей подходят нихром и фехраль, которые имеют высокое электрическое сопротивление. Более подробно о марках и их свойствах можно посмотреть ГОСТ 10994-74. Марки нихрома подходящие для изготовления нагревателей: Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60, Х15Н60-Н. Марки фехрали подходящие для изготовления нагревателей: Х23Ю5, Х23Ю5Т, Х15Ю5, Х27Ю5Т. Также железохромоникелевые сплавы: Х27Н70ЮЗ, Х15Н60Ю3. Все эти сплавы обладают теми характеристиками, о которых писалось выше. Например, высокая жаростойкость обеспечивается благодаря образовывавшейся пленке на поверхности из окиси хрома. Сравним нихром и фехраль Достоинства нихрома: Достоинства фехрали: Недостатки нихрома: Недостатки фехрали: Также есть сплавы Х27Н70ЮЗ и Х15Н60Ю3 которые содержат 3% алюминия. Этот элемент позволяет улучшить жаростойкость сплавов. Данные сплавы не воздействуют с окисями железа, и с шамотом. Они нехрупкие, прочны и хорошо обрабатываются. Максимальная рабочая температура составляет 1200 °С. Также нагреватели изготавливают и с тугоплавких металлов, или неметаллов (уголь, дисилицид молибдена, графит, карборунд). Дисилицид молибдена и карборунд применяют для нагревателей в высокотемпературных печах. Графитовые и угольные нагреватели используют в печах с защитной атмосферой. Тугоплавкие металлы, которые часто используют это тантал, молибден, ниобий, вольфрам. В печах з защитной атмосферой, а также высокотемпературных вакуумных печах применяют вольфрам и молибден. Нагреватели из молибдена используют в вакууме до 1700 °С и в защитной атмосфере при температуре до 2200 °С. Данная особенность в том, что молибден начинает испарятся при температуре 1700 °С (вакуум). Нагреватели из вольфрама способны работать при тем. до 3000 °С. Весьма редко для производства нагревателей используют ниобий и тантал. При расчете нагревателей для электрических печей учитываются такие исходные данные: Важно: При отсутствие данных о мощности печи, то ее рассчитывают по эмпирическому правилу. Нужно знать: длину и диаметр проволоки, или длину и площадь сечения ленты, нагревателя. Мы рассмотрим один из самых популярных сплавов для производства нагревателей это нихром Х20Н80. Простой расчет длины и диаметра проволоки нагревателя для определенной мощности печи. С одной небольшой особенностью. Пример. Нихромовая проволока Х20Н80. Исходные данные: Такие значения мы получили, потому, что проволока выбирается такая, которая имеет допустимую силу тока. Которая в свою очередь меньше, чем расчетная сила тока. То есть мы выбираем проволоку из нихрома с ближайшим больший значением допустимой силы тока. Табл. 1 Примечание: При условии, что нихромовый нагреватель будет находится внутри нагревательной жидкости, то допустимую силу тока увеличивают в на 10-50%. Если нагреватель находится в закрытом расположении, то допустимая сила тока уменьшается в на 20% для толстой проволоки, и на 50% для тонкой проволоки. R — электрическое сопротивление, Ом, p — удельное электрическое сопротивление материала, Ом • мм2 / м, l – длина нагревателя, м, S — площадь поперечного сечения, мм2. Исходя из формулы выше, мы получаем, что длина нагревателя рассчитывается так: В примере использовался диаметр проволоки d = 0,55 мм. Номинальное значение удельного электрического сопротивления проволоки Х20Н80 взято из таблички 2, в соответствии с ГОСТом 12766.1-90 и имеет значение ρ = 1,1 Ом•мм2/м. Итог расчетов показал, что при условиях: мощность устройства P = 1.5 кВт = 1500 Вт; температура нагревателя 900 °C; U = 220 В. необходима нихромовая проволока долиной: 6,91 м., и диаметром — 0,55 мм. Таблица 2 Здесь представлен сложный расчет, который учитывает: дополнительные параметры нагревателей, различные варианты их подключения к трехфазной сети. Расчет проводится по внутреннему объему печи. Для примера возьмем: Объем получится: В нашем примере, удельная мощность печи будет — 100 Вт/л. Исходя из этого мощность нихромового нагревателя должна быть: Важно! Нагреватели мощностью 5-10 кВт изготавливают однофазными. При мощности выше 10 кВт, нагреватели изготавливают трехфазными. P — мощность нагревателя из нихрома, U — напряжение. Сопротивление нагревателя считают по формуле: Если нагреватель подключают к одной фазе то U = 220 В, если к трехфазной то U = 220 В будет между нулем и любой другой фазой, или U = 380 В будет между двумя фазами. Далее мы рассчитаем два подключения – однофазное, и трехфазное. – сила тока на проволоке нагревателя. — сопротивление нагревателя печи. При трехфазном подключении нагрузка идет на три фазы равномерно, то есть 6 разделить на 3 и получится 2 кВт на каждую фазу. Из этого следует, что нам нужно 3 нагревателя по 2 кВт каждый. Есть два способа подключения сразу трех нагревателей. “ТРЕУГОЛЬНИК” и “ЗВЕЗДА”. Подключении “ЗВЕЗДА” подразумевает подключение каждого нагревателя между нулем и своей фазой (рис. 2). В таком случае напряжение U = 220 В. Сила тока: Сопротивление: Рис. 1 Подключение «ЗВЕЗДА» в трехфазной сети Подключении “ТРЕУГОЛЬНИК” подразумевает расположение нагревателя между двумя фазами (рис. 3). Из этого следует, что напряжение U = 380 В. Сила тока: Сопротивление: Рис. 2 Подключение «ТРЕУГОЛЬНИК» в трехфазной сети Также необходимо проанализировать удельную поверхностную мощность проволоки (мощность, которая выделяется с 1 см2 площади поверхности). Данная мощность зависит от конструкции самого нагревателя, и температуры нагреваемого материала. Пример При однофазном подключении, для 60 л. печи сопротивление: R = 8,06 Ом. Берем проволоку Х20Н80 диаметром d=1 мм. Чтобы получить наше сопротивление, нужно рассчитать длину: ρ — номинальное значение электрического сопротивления проволоки длиной 1 метр согласно ГОСТ 12766.1-90, (Ом/м). Нужный отрезок нихромовой проволоки будет иметь массу: μ — масса 1 метра нихромовой проволоки. Площадь поверхности проволоки длиной l=5,7 метра, рассчитывается по формуле: l – длина в сантиметрах. d – диаметр в сантиметрах. По расчетам мы получили, что площадь поверхности проволоки — 179 см2 выделяет 6 кВт. Таким образом, 1 см2 площади проволоки выделяет мощность: β — поверхностная мощность нагревательной проволоки. В данном примере мы получили слишком большую поверхностную мощность проволоки, из-за чего нагреватель просто расплавится при нагреве его до такой температуры, которая нужна для получения поверхностной мощности. Такая температура будет определенно выше температуры плавления нихрома. Это пример расчета показывает неправильный выбор диаметра нагревательной проволоки для изготовления нагревателя. Каждый материал имеет свое допустимое значение поверхностной мощности в зависимости от температуры. Значение берутся из таблиц. Высокотемпературные печи (700 – 800 °С) имеют допустимую поверхностную мощность, (Вт/м2), которая рассчитывается по формуле: βэф – поверхностная мощность в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды, (Вт / м2). Табл. 3 α – коэффициент эффективности излучения. Табл. 4 Низкотемпературная печь (200 – 300 °С), имеет допустимую поверхностную мощность (4 — 6)×104 Вт/м2. Предложим, что температура нашего нагревателя 1000 °С, и нам нужно нагреть условную заготовку до 700 °С. Тогда из табл. 3 берется α = 0,2, βэф = 8,05 Вт/см2, и рассчитываем: Диаметр определяется по формуле: d — диаметр, м; U — напряжение на концах нагревателя, В; P — мощность, Вт; βдоп — допустимая поверхностная мощность, Вт/м2. ρt — удельное сопротивление материала при определенной температуре, Ом•м; ρ20 — удельное электрическое сопротивление материала при температуре 20 °С, Ом•м. k — Поправочный коэффициент, который применяет для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры. Длина нихромовой проволоки определяется так: l — длина, м. Удельное электрическое сопротивление Х20Н80 – Однофазный ток (бытовая сеть) Смотря на предыдущие расчеты стало ясно, что для печи 60 литров, подключенной к однофазной сети: U = 220 В, P = 6000 Вт, допустимая поверхностная мощность βдоп = 1,6 × 104Вт/м2. Подставив эти цифры в формулу мы получим толщину проволоки. Данная толщина округляется до наиболее близкого стандартного размера, которые находится в табличке 8 по ГОСТу 12766.1-90. Приложение 2, Табл. 8. В нашем примере, диаметр проволоки из формулы округляется до d= 2,8 мм. Нагреватель будет иметь такую длину Для нашего примера требуется проволока длиной l = 43 м. Иногда нужно также узнать массу всей проволоки которой необходимо. Для этого есть формула: m — масса нужного нам отрезка проволоки, кг; l — длина, м. μ — удельная масса (1 м. проволоки), кг/м; Расчет показал, что наша нихромовая проволока будет иметь массу m = 43×0,052 = 2,3 кг. Наш пример расчета позволяет определить минимальный диаметр проволоки необходимой для нагревателя при определенных условиях. Этот метод является наиболее экономным и оптимальным. Конечно можно использовать и проволоку большим диаметром, но ее количество конечно возрастет тогда. Проверка Расчет нихромовой проволоки можно проверить. Мы получили диаметр проволоки d = 2,8 мм. Длина считается так: l — длина, м; ρ — номинальное значение электрического сопротивления проволоки длиной 1 м, Ом/м. R — сопротивление, Ом; k — поправочный коэффициент электрического сопротивления в зависимости от температуры; Расчет показал, что полученная длина проволоки совпадает со длиной полученной в другом расчете. Чтобы проверить поверхностную мощность, и сравнить с допустимой мощностью. В соответствии с пунктом 4. и не превышает допустимую βдоп= 1,6 Вт/см2. Итог В нашем примере нужно 43 метра нихромовой проволоки марки Х20Н80 с диаметром d = 2,8 мм. Вес проволоки — 2,3 кг. Трехфазный ток (промышленная сеть) Находим длину и диаметр проволоки, которую необходимо для производства нагревателей. Подключение к трехфазному току по типу «ЗВЕЗДА». У нас есть 3 нагревателя, на каждый из которых нужно мощности по 2 кВт. Находим длину, диаметр и массу только одного нагревателя. Ближайший стандартный больший размер d = 1,4 мм. Длина, l = 30 метров. Масса нагревателя Проверяем При диаметре нихромовой проволоки d = 1,4 мм, рассчитаем длину Длина практически совпадает с расчетом выше. Поверхностная мощность проволоки составляет Итог подсчета У нас три одинаковых нагревателя подключенных по типу “ЗВЕЗДА”, и для них нужно: l = 30×3 = 90 метров проволоки массой m = 0,39×3 = 1,2 кг. Подключение к трехфазному току по типу «ТРЕУГОЛЬНИК». (рис. 3) Сопоставив наше полученное значение, ближайший большой стандартный размер, d = 0,95 мм. Один нагреватель будет иметь длину, l = 43 метров. Масса нагревателя Проверка расчета При диаметре проволоки d = 0,95 мм., мы рассчитывает длину проволоки: Значения по длине проволоки практически совпадают при обеих расчетах. Поверхностная мощность будет: и не превышает допустимую. Подключения трех нагревателей по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, нужно: l = 43×3 = 129 метров проволоки, массой m = 0,258×3 = 0,8 кг. Подводя итоги для обеих типов подключения «ЗВЕЗДА» и «ТРЕУГОЛЬНИК» к трем фазам, мы получаем интересные данные. Для «ЗВЕЗДЫ» нужно проволоку с диаметром d=1.4 мм, а для «ТРЕУГОЛЬНИКА» диаметр d=0.95 мм, Длина проволоки для схемы «ЗВЕЗДА» будет 90 метров с массой 1.2 кг, а для схемы «ТРЕУГОЛЬНИК» 129 метров с массой 0.8 кг, то есть 800 гр. Для эксплуатации нихромовой проволоки ее наматывают в спираль. Диаметр спирали принимается равным: для хромоникелевых сплавов. — для хромоалюминиевых. D — диаметр спирали, мм. d — диаметр проволоки, мм. Для устранения перегревов, спираль растягивают до такой степени, что бы добиться расстояния между витками в 1,5-2 раза больше, чем диаметр самой нихромовой проволоки. Мы рассмотрели информацию о электрических нагревателях, примеры о расчета проволочных нагревателей для электрических печей. Также стоит помнить, что кроме проволоки, в качестве нагревателей можно использовать и ленту. Кроме выбора размера проволоки, стоит учитывать материал нагревателя, тип, расположение. atomsteel.com Опубликовано 13 Окт 2013Рубрика: Теплотехника | 61 комментарий ...энергию вакуума и еще существующую только в теории – темную энергию. В этой статье, первой в рубрике «Теплотехника», я попытаюсь на простом и доступном языке, используя практический пример, рассказать о важнейшем виде энергии в жизни людей — о тепловой энергии и о рождающей ее во времени тепловой мощности. Несколько слов для понимания места теплотехники, как раздела науки о получении, передаче и применении тепловой энергии. Современная теплотехника выделилась из общей термодинамики, которая в свою очередь является одним из разделов физики. Термодинамика – это дословно «теплый» плюс «силовой». Таким образом, термодинамика – это наука об «изменении температуры» системы. Воздействие на систему извне, при котором изменяется ее внутренняя энергия, может являться результатом теплообмена. Тепловая энергия, которая приобретается или теряется системой в результате такого взаимодействия с окружающей средой, называется количеством теплоты и измеряется в системе СИ в Джоулях. Если вы не инженер-теплотехник, и ежедневно не занимаетесь теплотехническими вопросами, то вам, столкнувшись с ними, иногда без опыта бывает очень трудно быстро в них разобраться. Трудно без наличия опыта представить даже размерность искомых значений количества теплоты и тепловой мощности. Сколько Джоулей энергии необходимо чтобы нагреть 1000 метров кубических воздуха от температуры -37˚С до +18˚С?.. Какая нужна мощность источника тепла, чтобы сделать это за 1 час?.. На эти не самые сложные вопросы способны сегодня ответить «сходу» далеко не все инженеры. Иногда специалисты даже помнят формулы, но применить их на практике могут лишь единицы! Прочитав до конца эту статью, вы сможете легко решать реальные производственные и бытовые задачи, связанные с нагревом и охлаждением различных материалов. Понимание физической сути процессов теплопередачи и знание простых основных формул – это главные блоки в фундаменте знаний по теплотехнике! Большинство известных веществ могут при разных температуре и давлении находиться в твердом, жидком, газообразном или плазменном состояниях. Переход из одного агрегатного состояния в другое происходит при постоянной температуре (при условии, что не меняются давление и другие параметры окружающей среды) и сопровождается поглощением или выделением тепловой энергии. Не смотря на то, что во Вселенной 99% вещества находится в состоянии плазмы, мы в этой статье не будем рассматривать это агрегатное состояние. Рассмотрим график, представленный на рисунке. На нем изображена зависимость температуры вещества Т от количества теплоты Q, подведенного к некой закрытой системе, содержащей определенную массу какого-то конкретного вещества. 1. Твердое тело, имеющее температуру T1, нагреваем до температуры Tпл, затрачивая на этот процесс количество теплоты равное Q1. 2. Далее начинается процесс плавления, который происходит при постоянной температуре Тпл (температуре плавления). Для расплавления всей массы твердого тела необходимо затратить тепловой энергии в количестве Q2— Q1. 3. Далее жидкость, получившаяся в результате плавления твердого тела, нагреваем до температуры кипения (газообразования) Ткп, затрачивая на это количество теплоты равное Q3-Q2. 4. Теперь при неизменной температуре кипения Ткп жидкость кипит и испаряется, превращаясь в газ. Для перехода всей массы жидкости в газ необходимо затратить тепловую энергию в количестве Q4-Q3. 5. На последнем этапе происходит нагрев газа от температуры Ткп до некоторой температуры Т2. При этом затраты количества теплоты составят Q5-Q4. (Если нагреем газ до температуры ионизации, то газ превратится в плазму.) Таким образом, нагревая исходное твердое тело от температуры Т1 до температуры Т2 мы затратили тепловую энергию в количестве Q5, переводя вещество через три агрегатных состояния. Двигаясь в обратном направлении, мы отведем от вещества то же количество тепла Q5, пройдя этапы конденсации, кристаллизации и остывания от температуры Т2 до температуры Т1. Разумеется, мы рассматриваем замкнутую систему без потерь энергии во внешнюю среду. Заметим, что возможен переход из твердого состояния в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Такой процесс именуется возгонкой, а обратный ему процесс – десублимацией. Итак, уяснили, что процессы переходов между агрегатными состояниями вещества характеризуются потреблением энергии при неизменной температуре. При нагреве вещества, находящегося в одном неизменном агрегатном состоянии, повышается температура и также расходуется тепловая энергия. Формулы очень просты. Количество теплоты Q в Дж рассчитывается по формулам: 1. Со стороны потребления тепла, то есть со стороны нагрузки: 1.1. При нагревании (охлаждении): Q=m*c*(Т2-Т1) Здесь и далее: m – масса вещества в кг с – удельная теплоемкость вещества в Дж/(кг*К) 1.2. При плавлении (замерзании): Q=m*λ λ – удельная теплота плавления и кристаллизации вещества в Дж/кг 1.3. При кипении, испарении (конденсации): Q=m*r r – удельная теплота газообразования и конденсации вещества в Дж/кг 2. Со стороны производства тепла, то есть со стороны источника: 2.1. При сгорании топлива: Q=m*q q – удельная теплота сгорания топлива в Дж/кг 2.2. При превращении электроэнергии в тепловую энергию (закон Джоуля — Ленца): Q=t*I*U=t*R*I^2=(t/R)*U^2 t – время в с I – действующее значение тока в А U – действующее значение напряжения в В R – сопротивление нагрузки в Ом Делаем вывод – количество теплоты прямо пропорционально массе вещества при всех фазовых превращениях и при нагреве дополнительно прямо пропорционально разности температур. Коэффициенты пропорциональности (c, λ, r, q) для каждого вещества имеют свои значения и определены опытным путем (берутся из справочников). Тепловая мощность N в Вт – это количество теплоты переданное системе за определенное время: N=Q/t Чем быстрее мы хотим нагреть тело до определенной температуры, тем большей мощности должен быть источник тепловой энергии – все логично. В жизни бывает часто необходимо сделать быстрый оценочный расчет, чтобы понять – имеет ли смысл продолжать изучение темы, делая проект и развернутые точные трудоемкие расчеты. Сделав за несколько минут расчет даже с точностью ±30%, можно принять важное управленческое решение, которое будет в 100 раз более дешевым и в 1000 раз более оперативным и в итоге в 100000 раз более эффективным, чем выполнение точного расчета в течение недели, а то и месяца, группой дорогостоящих специалистов… В помещение цеха подготовки металлопроката размерами 24м х 15м х 7м завозим со склада на улице металлопрокат в количестве 3т. На металлопрокате есть лед общей массой 20кг. На улице -37˚С. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть металл до +18˚С; нагреть лед, растопить его и нагреть воду до +18˚С; нагреть весь объем воздуха в помещении, если предположить, что до этого отопление было полностью отключено? Какую мощность должна иметь система отопления, если все вышесказанное необходимо выполнить за 1час? (Очень жесткие и почти не реальные условия – особенно касающиеся воздуха!) Расчет выполним в программе MS Excel или в программе OOo Calc. С цветовым форматированием ячеек и шрифтов ознакомьтесь на странице «О блоге». 1. Названия веществ пишем: в ячейку D3: Сталь в ячейку E3: Лед в ячейку F3: Лед/вода в ячейку G3: Вода в ячейку G3: Воздух 2. Названия процессов заносим: в ячейки D4, E4, G4, G4: нагрев в ячейку F4: таяние 3. Удельную теплоемкость веществ c в Дж/(кг*К) пишем для стали, льда, воды и воздуха соответственно в ячейку D5: 460 в ячейку E5: 2110 в ячейку G5: 4190 в ячейку H5: 1005 4. Удельную теплоту плавления льда λ в Дж/кг вписываем в ячейку F6: 330000 5. Массу веществ m в кг вписываем соответственно для стали и льда в ячейку D7: 3000 в ячейку E7: 20 Так как при превращении льда в воду масса не изменяется, то в ячейках F7 и G7: =E7=20 Массу воздуха находим произведением объема помещения на удельный вес в ячейке H7: =24*15*7*1,23=3100 6. Время процессов t в мин пишем только один раз для стали в ячейку D8: 60 Значения времени для нагрева льда, его плавления и нагрева получившейся воды рассчитываются из условия, что все эти три процесса должны уложиться в сумме за такое же время, какое отведено на нагрев металла. Считываем соответственно в ячейке E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=9,7 в ячейке F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=41,0 в ячейке G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=9,4 Воздух также должен прогреться за это же самое отведенное время, читаем в ячейке H8: =D8=60,0 7. Начальную температуру всех веществ T1 в ˚C заносим в ячейку D9: -37 в ячейку E9: -37 в ячейку F9: 0 в ячейку G9: 0 в ячейку H9: -37 8. Конечную температуру всех веществ T2 в ˚C заносим в ячейку D10: 18 в ячейку E10: 0 в ячейку F10: 0 в ячейку G10: 18 в ячейку h20: 18 Думаю, вопросов по п.7 и п.8 быть недолжно. 9. Количество теплоты Q в КДж, необходимое для каждого из процессов рассчитываем для нагрева стали в ячейке D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000=75900 для нагрева льда в ячейке E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000= 1561 для плавления льда в ячейке F12: =F7*F6/1000= 6600 для нагрева воды в ячейке G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000= 1508 для нагрева воздуха в ячейке h22: =H7*H5*(h20-H9)/1000= 171330 Общее количество необходимой для всех процессов тепловой энергии считываем в объединенной ячейке D13E13F13G13h23: =СУММ(D12:h22) = 256900 В ячейках D14, E14, F14, G14, h24, и объединенной ячейке D15E15F15G15h25 количество теплоты приведено в дугой единице измерения – в ГКал (в гигакалориях). 10. Тепловая мощность N в КВт, необходимая для каждого из процессов рассчитывается для нагрева стали в ячейке D16: =D12/(D8*60)=21,083 для нагрева льда в ячейке E16: =E12/(E8*60)= 2,686 для плавления льда в ячейке F16: =F12/(F8*60)= 2,686 для нагрева воды в ячейке G16: =G12/(G8*60)= 2,686 для нагрева воздуха в ячейке h26: =h22/(H8*60)= 47,592 Суммарная тепловая мощность необходимая для выполнения всех процессов за время t рассчитывается в объединенной ячейке D17E17F17G17h27: =D13/(D8*60) = 71,361 В ячейках D18, E18, F18, G18, h28, и объединенной ячейке D19E19F19G19h29 тепловая мощность приведена в дугой единице измерения – в Гкал/час. На этом расчет в Excel завершен. Обратите внимание, что для нагрева воздуха необходимо более чем в два раза больше затратить энергии, чем для нагрева такой же массы стали. При нагреве воды затраты энергии в два раза больше, чем при нагреве льда. Процесс плавления многократно больше потребляет энергии, чем процесс нагрева (при небольшой разности температур). Нагрев воды в десять раз затрачивает больше тепловой энергии, чем нагрев стали и в четыре раза больше, чем нагрев воздуха. Для получения информации о выходе новых статей и для скачивания рабочих файлов программ прошу вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или в окне вверху страницы. После ввода адреса своей электронной почты и нажатия на кнопку «Получать анонсы статей» НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОДТВЕРДИТЬ ПОДПИСКУ кликом по ссылке в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту (иногда — в папку «Спам»)! Мы вспомнили понятия «количество теплоты» и «тепловая мощность», рассмотрели фундаментальные формулы теплопередачи, разобрали практический пример. Надеюсь, что мой язык был прост, понятен и интересен. Жду вопросы и комментарии на статью! Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей. Ссылка на скачивание файла: raschet-teplovoy-moshchnosti (xls 19,5KB). Другие статьи автора блога На главную al-vo.ru Если домашнему мастеру по характеру выполняемых им работ необходима муфельная печь, то он, конечно, может приобрести готовый прибор в магазине или по объявлениям. Однако, стоит подобное оборудование заводского производства – весьма недешево. Поэтому многие умельцы берутся за изготовление таких печей самостоятельно. Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи Основной «рабочий узел» электрической муфельной печи – нагреватель, который в условиях кустарного производства обычно исполняют в виде спирали из специальной проволоки с высокими показателями сопротивления и термической отдачи. Характеристики его должны строго соответствовать мощности создаваемого оборудования, предполагаемым температурным режимам работы, а также отвечать еще некоторым требованиям. Если планируется самостоятельное изготовление прибора, то советуем применить предлагаемые ниже алгоритм и удобные калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи. Расчет требует определенных пояснений, которые постараемся изложить максимально доходчиво. Содержание статьи Для начала – буквально несколько слов о проволоке, которая используется для навивки нагревательных спиралей. Обычно для таких целей применяется нихромовая или фехралевая. Ее достоинства: — высокий запас прочности при любых температурах нагрева; — пластична, легко обрабатывается, поддаётся свариванию; — долговечность, стойкость к коррозии, отсутствие магнитных качеств. Недостатки: — высокая стоимость; — более низкие показатели нагрева и термоустойчивости по сравнению с фехралевой. Достоинства фехраля: — намного дешевле нихрома, благодаря чему в основном материал и пользуется широкой популярностью; — имеет более значительные показатели сопротивления и резистивного нагрева; — высокая жаростойкость. Недостатки: — низкая прочность, а после даже однократного нагрева свыше 1000 градусов – выраженная хрупкость спирали; — невыдающаяся долговечность; — наличие магнитных качеств, подверженность коррозии из-за наличии в составе железа; — ненужная химическая активность – способен вступать в реакции с материалом шамотной футеровки печи; — чрезмерно большое термическое линейное расширение. Каждый из мастеров волен выбрать любой из перечисленных материалов, проанализировав их «за» и «против». Алгоритм расчёта учитывает особенности такого выбора. Чтобы не вдаваться в ненужные в данном случае подробности, сразу скажем, что существуют эмпирические нормы соответствия объема рабочей камеры муфельной печи и ее мощности. Они показаны в таблице ниже: Если есть проектные наброски будущего прибора, то объем муфельной камеры определить несложно – произведением высоты, ширины и глубины. Затем объем переводится в литры и умножается на указанные в таблице рекомендуемые нормы мощности. Так получаем мощность печи в ваттах. Табличные значения указаны в некоторых диапазонах, так что или применяйте интерполяцию, или принимайте примерно среднюю величину. Найденная мощность, при известном напряжении сети (220 вольт) позволяет сразу определить силу тока, который будет проходить через нагревательный элемент. I = P / U. I – сила тока. Р – определённая выше мощность муфельной печи; U – напряжение питания. Весь этот первый шаг расчета очень легко и быстро можно проделать с помощью калькулятора: все табличные значения уже внесены в программу вычисления. Любой электрический проводник ограничен в своих возможностях. Если через него пропускать ток, выше допустимого, он попросту перегорит или расплавится. Поэтому очередной шаг в расчетах – определение минимально допустимого диаметра проволоки для спирали. Определить его можно по таблице. Исходные данные – рассчитанная выше сила тока и предполагаемая температура разогрева спирали. И сила тока, и температура берутся ближайшие, но обязательно с приведением в большую сторону. Например, при планируемом нагреве 850 градусов следует ориентироваться на 900. И, допустим, при силе тока в этом столбце, равной 17 амперам, берется большее ближайшее – 19,1 А. В двух левых столбцах сразу определяется минимально возможная проволока – ее диаметр и площадь поперечного сечение. Более толстую проволоку использовать можно (иногда это становится и обязательным – о таких случаях будет рассказано ниже). Но меньше – никак нельзя, так как нагреватель просто перегорит в рекордно короткий срок. Известны мощность, напряжение, сила тока. Намечен диаметр проволоки. То есть имеется возможность, используя формулы электрического сопротивления, определить длину проводника, который будет создавать необходимый резистивный нагрев. L = (U / I) × S / ρ ρ — удельное сопротивление нихромового проводника, Ом×мм²/м; L — длина проводника, м; S — площадь поперечного сечения проводника, мм². Как видно, потребуется еще одна табличная величина – удельное сопротивление материала на единицу площади поперечного сечения и длины проводника. Необходимые для расчета данные – показаны в таблице: Еще проще покажется расчет, если использовать наш калькулятор: Довольно часто нихромовую ил фехралевую проволоку реализуют не на метры, а на вес. Значит, потребуется перевести длину в ее эквивалент по массе. Выполнить такой перевод поможет предлагаемая таблица: Нагреватель или не справится со своей задачей, или будет работать на грани возможностей и оттого быстро перегорит, если его поверхностная удельная мощность будет выше допустимого значения. Поверхностная удельная мощность – это количество тепловой энергии, которое необходимо получить с единицы площади поверхности нагревателя. Прежде всего – определяем допустимое значение этого параметра. Оно выражается следующей зависимостью: βдоп = βэф × α βдоп – допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/см² βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, зависящая от температурного режима работы муфельной печи. α – коэффициент эффективности теплового излучения нагревателя. βэф берем из таблицы. Данными для входа в нее являются: Левый столбец – ожидаемая температура воспринимающей среды. Проще говоря – до какого уровня требуется разогреть помещенные в печь материалы или заготовки. Каждому уровню соответствует своя строка. Все остальные столбцы – температура разогрева нагревательного элемента. Пересечение строки и столбца даст искомое значение βэф. Теперь – поправочный коэффициент α. Его значение для спиральных нагревателей показано в следующей таблице. Простое перемножение этих двух параметров как раз и даст допустимую удельную поверхностную мощность нагревателя. Примечание: Практика показывает, что для муфельных печей с высокотемпературным нагревом (от 700 градусов), оптимальным значением βдоп будет 1,6 Вт/см² для нихромовых проводников, и примерно 2,0÷2,2 Вт/см² для фехралевых. Если печь работает в режиме нагрева до 400 градусов, то таких жестких рамок нет – можно ориентироваться на показатели от 4 до 6 Вт/см². Итак, с допустимым значением поверхностной удельной мощности определись. Значит, необходимо найти удельную мощность рассчитанного ранее нагревателя и сравнить с допустимой. Быстро рассчитать этот параметр поможет калькулятор: Если полученное значение не превышает допустимого – расчет может считаться законченным. В том случае, когда найденное значение превосходит допустимый уровень поверхностной удельной мощности, придется проведенные расчеты несколько откорректировать. Сделать это можно, вернувшись к шагам №2—3, и повторив вычисления с увеличением диаметра проволоки на одну или несколько стандартных позиций – одновременно с этим возрастет и ее длина. Затем – снова сверить показатели. И так – пока не будет найден оптимальный вариант и с точки зрения максимальной экономичности, и с позиций обеспечения соответствия указанному параметру. С набором наших калькуляторов провести повторный расчет – это дело буквально нескольких минут. И вот на этом расчет может считаться законченным. Можно приобретать проволоку выбранного сплава, с рассчитанными диаметром и длиной. В этой публикации акцент был сделан именно на расчетах нагревательного элемента. А более подробно именно о процессе самостоятельного изготовления муфельной печи – читайте в специальной статье нашего портала. stroyday.ru Каждый год в нашей стране отключают горячее водоснабжение для профилактических работ. Даже если вы помните об этом, отключение все равно застает врасплох. И многим приходится греть каждый вечер горячую воду в кастрюлях, чтоб помыться перед сном. Но на самом деле этой ситуации легко избежать. Что мешает вам приобрести электрический водонагреватель? Мы давно наблюдаем, как еще советская централизованная система горячего водоснабжения все чаще дает сбои, а теплоцентрали выходят из строя во многих городах России. Все это видят и понимают, что необходима максимальная автономия от внешних источников тепла. В квартире с малыми габаритами, водонагреватель устанавливают в нишу кухонную или шкаф сантехнический. Также возможно установить в горизонтальном положение под потолок. Для полноценного комфорта в доме всегда должна быть резервная система горячего водоснабжения. Такой системой может стать электрический водонагреватель. Какая мощность водонагревателя потребуется, какой необходим объем бойлера для семьи? Электрические обогреватели делятся на два типа: накопительный (бойлер) и проточный. Схема устройства газового водонагревателя. Устройство бойлера довольно простое. Это всего лишь некая емкость довольно приличного объема, отделанная теплоизолирующими материалами для сохранения температуры. Внутри бойлера установлены тепловые нагревательные элементы (сокращенно ТЭН). Чтобы данная система действовала хорошо, необходима еще контрольная и управленческая аппаратура в виде переключателей и дисплеев. Именно с ее помощью задаются параметры нагрева воды расположенной внутри бойлера, температура может колебаться от 35°С до 80 °С. ТЭН водонагревателя поднимает температуру воды до заданного параметра и поддерживает ее на этом уровне автоматически, то есть если температура достигла нужной отметки, ТЭНы отключаются, если опускается ниже, то снова включаются. Так как объем горячей воды меняется во время использования, то в бойлер поступает холодная вода, которую снова приходится нагревать. Для сбережения тепла бойлер делается из хороших теплоизолирующих материалов, благодаря которым тот по своим функциям напоминает еще и термос. Схема подбора мощности для водонагревателя. Каждый водонагреватель накопительного типа относится или к напорным, или безнапорным. Что это такое и в чем заключается отличие? Безнапорным называется тот вид устройства, в котором при нагревании воды не возникает излишнего давления, это достигается путем отвода лишней воды, которая появляется после расширения имеющегося объема от нагревания. Для этого эти самые излишки удаляются через специальный носик установленного крана. То есть безнапорные конструкции должны быть оснащены специальным смесителем, который прекращает подачу воды в бойлер в случае прекращения горячего водозабора. И такой водонагреватель может подавать воду только на одну точку водозабора. Это, как вы сами понимаете, не слишком удобно. А что касается напорного типа водонагревателя, то он легко встраивается в любую систему горячего водоснабжения и может поставлять воду на сколь угодное число водозаборных точек. Внутри бойлера устанавливается давление, равное тому, что установлено в водопроводной сети, а это, как правило, от 2 до 6 бар. Но при этом сам бак может выдержать давление до 10 бар. Излишки воды удаляются через специальный клапан. Схема подключения накопительного водонагревателя. Изнутри бойлер напорного водного нагревателя сделан из стали. Для защиты от коррозии стальную поверхность покрывают специальной защитной эмалью. Но эмаль со временем покрывается трещинами, и, чтобы избежать разрушения стальной оболочки бака, внутри накопителя устанавливаются специальные магниевые аноды. Атомы магния, отрываясь от анодов, растворяются в воде и заполняют трещины эмали, выполняя антикоррозийные функции. Один такой анод способен предотвратить разрушение стальной оболочки в течение 2-3 лет, а затем нужно будет его заменить. Внимательно следите за состоянием анода в накопителе вашего водогрейного оборудования, и тогда долгие годы у вас не будет проблем с работой агрегата. Как и любое иное оборудование, где предусматривается высокое давление (более 6 бар), напорный водонагреватель в целях безопасности требует оснащения специальным оборудованием: клапаном избыточного давления, редуктором, обратным клапаном. Водонагреватель должен быть также оснащен устройством по защите его от замерзания, оно не допускает снижение объема имеющейся воды ниже 5 °С. Таблица производительности проточного водонагревателя. Важными показателями характеристик водонагревателя являются его объем и мощность. В зависимости от того, где будет установлено оборудование и каков предполагаемый расход горячей воды, зависит и необходимый объем будущего бойлера. Например, если объем водонагревателя меньше 15 л, то он подойдет исключительно для умывальника. Если от 30 до 50, то уже можно принять нормальный душ. Если вы любитель принять ванну, то придется приобрести бойлер объемом до 150 л. Но в нормальном доме, с полноценной семьей, потребность в горячей воде такова, что лучше исходить из расчета 300 л. Этой воды гарантировано хватит переждать неблагоприятный период, когда отключена горячая вода центральной системы. Большое значение, характеризующее водонагревательное оборудование, имеет показатель мощности. От мощности устройства напрямую зависит скорость нагревания воды, и потому нужно внимательно отнестись к данному показателю. Если для нагрева воды в баке размером в 50 л необходима мощность в 2 кВт, то более объемные емкости потребуют существенного увеличения мощности прибора. Иначе вам придется ждать слишком долго, пока вода нагреется. Более подробно о значении мощности мы поговорим ниже, при рассмотрении проточного водонагревателя. Схема устройства контроля мощности водонагревателя. Проточный водонагреватель по многим характеристикам, особенно по уровню предоставляемого удобства, очень близок к центральному горячему водоснабжению. Горячая вода сразу течет из крана, вам нет нужды ждать, пока нагреется бойлер, к тому же нет и временного ограничения – вода течет до тех пор, пока она вам нужна. Суть отличия от предыдущего типа, заключается в том, что вода, проходя по системе, нагревается от работающих тепловых элементов (это либо ТЭН, либо спираль), то есть на входе холодная вода, а на выходе уже горячая. И никаких накопителей! Подобному водогрейному оборудованию просто не нужны никакие накопители, вода греется сразу. Отсутствие емкостей делает проточник очень компактным, а это значит, что установить его, во-первых, можно практически где угодно, а во-вторых, сам монтаж проходит гораздо легче и проще. Что касается выбора нагревательных элементов – спираль или ТЭН, то споры о преимуществах и недостатках каждого из них ведутся постоянно. Но один момент не оспаривается никем. Спиральный элемент защищен от отложения кальция, растворенного в воде, что может стать очень большой проблемой для ТЭНов. Спираль в отличие от ТЭНов не контактирует с водой напрямую, а потому избегает и последствий такого близкого контакта. Но так как образование кальциевого наслоения непосредственно зависит от мощности греющихся элементов, то есть такая закономерность. Если использовать электронагреватель мощностью до 8 кВт, то проблемы с кальцием не возникает. Но если вам необходим прибор мощностью от 12 киловатт и выше, то тогда лучше приобретать нагреватель со спиралью. Схема устройства электрического водонагревателя. Очень важный элемент проточного нагревателя – гидрореле, или датчик протока. Его функция заключается в контроле протекания воды в канале. Если уровень протока составляет более 2 л в минуту, он включает нагревательные элементы и отключает, если скорость протекания падает ниже этого порога. Самыми простыми проточниками являются так называемые гидравлически управляемые водонагреватели. Подобная система крайне проста и температура воды для вашего купания будет зависеть лишь от температуры воды в системе, мощности нагревательных элементов и скорости течения воды. То есть итоговая температура регулируется краном: чем сильнее напор воды, тем она холоднее. Прибор не может регулировать мощность нагрева, в нем только стоит мембрана, которая при достижении определенного уровня протока замыкает электрическую цепь и включает нагрев. Если вам необходимо регулировать температуру таким образом, чтоб она не зависела от уровня протока и давления воды, то необходимо приобретать более дорогие устройства с электронной начинкой. Они способны отслеживать проток и регулировать уровень нагрева элементов. А если проток выше возможностей прибора по нагреву воды, то автоматика сама снизит давление и вернет к минимально возможному для поддержания заданной температуры. Схема устройства бойлера. Приобретая водный нагреватель, необходимо учесть, что в бойлере главный фактор – объем, а в проточнике – мощность. И это понятно, если бойлер можно греть и несколько часов, то в проточнике температуру воды нужно поднять до требуемого уровня немедленно. Для подбора оборудования по мощности вы можете воспользоваться простой формулой Р = Q*(T1 – T2)*0,073. Схема подключения контролера электрического водонагревателя. То есть в нашем примере необходимая мощность должна быть не менее 11 кВт. Разумеется, это все очень приблизительно. Многим 5 л воды в минуту для душа – крайне мало, и вода в системе летом обычно в районе 15°С, а кто-то предпочитает воду в душе погорячее и т.д. Но все же общее представления для выбора устройства по мощности у вас есть. Сюда же можно подставить цифры и для умывальника (2-4 л в минуту). Напоследок хотелось отметить, что правильный выбор электрического водонагревателя лучше осуществить после тщательного изучения вопроса и консультации со специалистами. Есть мастера на все руки, которые могут и установить камин в доме, и построить крышу, и подобрать и установить водонагреватель. Но если вы не уверены в своих силах, лучше посоветоваться. teplomonster.ruКалькуляторы расчета нагревателя муфельной печи. Мощность нагревателя
Мощность проточного и накопительного водонагревателя
От чего зависит мощность водонагревателя
Проточные водонагреватели
Накопительные водонагреватели
Как рассчитать доступную мощность водонагревателя для своего дома
Популярные модели накопительных водонагревателей разной мощности
Сколько по времени работает накопительный водонагреватель
Как поддержание температуры экономит электроэнергию
Мощность - нагреватель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Мощность - нагреватель
Расчет нагрева воды ТЭНом и электричеством
Общие данные, необходимые для вычислений
Чем мощнее электрообогреватель, тем быстрее он подогревает заданное количество воды. Поэтому приборы по этому параметру подбирается в соответствии с задачами, необходимым объёмом и допустимым временем ожидания. Так, например, нагрев до 60°С 15 литров с нагревателем в 1,5 кВт займёт около полутора часов. Однако для больших объёмов (например, для наполнения 100-литровой ванны) при разумном времени ожидания (до 3 часов) для доведения жидкости до комфортной температуры понадобится устройство на 3 кВт мощнее.
Накопительные водонагреватели (бойлеры)
Проточные водонагреватели
В расчете количества тепла для нагрева проточной воды надо учитывать разницу в стандартах напряжения России (220 В) и Европы (230 В), так как значительная часть электроводонагревателей изготовляется западноевропейскими компаниями. Благодаря этой разнице номинальный показатель в 10 кВт в таком приборе при подключении к российской сети в 220В будет на 8,5% меньше – 9,15. Вычисления для бассейнов
Расчет нагревателей электрической печи
Материалы для нагревателей
Расчет нагревателей для электрических печей
Подробный расчет длины, а также диаметра нихромовой проволоки для нагревателей определенной печи.
Однофазный ток (бытовая сеть)
Трехфазный ток (промышленная сеть)
Подведем итог
Количество теплоты и тепловая мощность. Расчет в Excel.
Человечеству известно немного видов энергии – механическая энергия (кинетическая и потенциальная), внутренняя энергия (тепловая), энергия полей (гравитационная, электромагнитная и ядерная), химическая. Отдельно стоит выделить энергию взрыва,...Количество теплоты при различных физических процессах.
Главные формулы теплопередачи.
Расчет в Excel прикладной задачи.
Условия задачи:
Исходные данные:
Результаты расчетов:
Выводы:
Статьи с близкой тематикой
Отзывы
Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи
Алгоритм и калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи
Из чего делаются нагревательные спирали
Шаг 1 – определение мощности печи и силы тока, проходящего через нагреватель.
Объем муфельной камеры печи (литры)Рекомендуемая удельная мощность печи (Вт/л) 1÷5 300÷500 6÷10 120÷300 11÷50 80÷120 51÷100 60÷80 101÷500 50÷60 Калькулятор мощности муфельной печи и силы тока, проходящего через нагреватель
Шаг 2 – определение минимального сечения проволоки для навивки спирали
D (мм)S (мм ²)Температура разогрева проволочной спирали, °C 200 400 600 700 800 900 1000 Максимальная допустимая сила тока, А 5 19.6 52 83 105 124 146 173 206 4 12.6 37 60 80 93 110 129 151 3 7.07 22.3 37.5 54.5 64 77 88 102 2.5 4.91 16.6 27.5 40 46.6 57.5 66.5 73 2 3.14 11.7 19.6 28.7 33.8 39.5 47 51 1.8 2.54 10 16.9 24.9 29 33.1 39 43.2 1.6 2.01 8.6 14.4 21 24.5 28 32.9 36 1.5 1.77 7.9 13.2 19.2 22.4 25.7 30 33 1.4 1.54 7.25 12 17.4 20 23.3 27 30 1.3 1.33 6.6 10.9 15.6 17.8 21 24.4 27 1.2 1.13 6 9.8 14 15.8 18.7 21.6 24.3 1.1 0.95 5.4 8.7 12.4 13.9 16.5 19.1 21.5 1 0.785 4.85 7.7 10.8 12.1 14.3 16.8 19.2 0.9 0.636 4.25 6.7 9.35 10.45 12.3 14.5 16.5 0.8 0.503 3.7 5.7 8.15 9.15 10.8 12.3 14 0.75 0.442 3.4 5.3 7.55 8.4 9.95 11.25 12.85 0.7 0.385 3.1 4.8 6.95 7.8 9.1 10.3 11.8 0.65 0.342 2.82 4.4 6.3 7.15 8.25 9.3 10.75 0.6 0.283 2.52 4 5.7 6.5 7.5 8.5 9.7 0.55 0.238 2.25 3.55 5.1 5.8 6.75 7.6 8.7 0.5 0.196 2 3.15 4.5 5.2 5.9 6.75 7.7 0.45 0.159 1.74 2.75 3.9 4.45 5.2 5.85 6.75 0.4 0.126 1.5 2.34 3.3 3.85 4.4 5 5.7 0.35 0.096 1.27 1.95 2.76 3.3 3.75 4.15 4.75 0.3 0.085 1.05 1.63 2.27 2.7 3.05 3.4 3.85 0.25 0.049 0.84 1.33 1.83 2.15 2.4 2.7 3.1 0.2 0.0314 0.65 1.03 1.4 1.65 1.82 2 2.3 0.15 0.0177 0.46 0.74 0.99 1.15 1.28 1.4 1.62 0.1 0.00785 0.1 0.47 0.63 0.72 0.8 0.9 1 D - диаметр нихромовой проволоки, мм S - площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм² Шаг 3 – определение необходимой длины проволоки для навивки спирального нагревателя
Марка нихромового сплава, из которого изготовлена проволокаДиаметр проволоки, ммВеличина удельного сопротивления, Ом×мм²/м Х23Ю5Т независимо от диаметра 1.39 Х20Н80-Н 0,1÷0,5 включительно 1.08 0,51÷3,0 включительно 1.11 более 3 1.13 Х15Н60 или Х15Н60-Н 0,1÷3,0 включительно 1.11 более 3 1.12 Калькулятор расчета длины проволоки для спирали
Диаметр проволоки, ммВес погонного метра, гДлина 1 кг, м Х20Н80 Х15Н60 ХН70Ю Х20Н80 Х15Н60 ХН70Ю 0.6 2.374 2.317 2.233 421.26 431.53 447.92 0.7 3.231 3.154 3.039 309.5 317.04 329.08 0.8 4.22 4.12 3.969 236.96 242.74 251.96 0.9 5.341 5.214 5.023 187.23 191.79 199.08 1 6.594 6.437 6.202 151.65 155.35 161.25 1.2 9.495 9.269 8.93 105.31 107.88 111.98 1.3 11.144 10.879 10.481 89.74 91.92 95.41 1.4 12.924 12.617 12.155 77.37 79.26 82.27 1.5 14.837 14.483 13.953 67.4 69.05 71.67 1.6 16.881 16.479 15.876 59.24 60.68 62.99 1.8 21.365 20.856 20.093 46.81 47.95 49.77 2 26.376 25.748 24.806 37.91 38.84 40.31 2.2 31.915 31.155 30.015 31.33 32.1 33.32 2.5 41.213 40.231 38.759 24.26 24.86 25.8 2.8 51.697 50.466 48.62 19.34 19.82 20.57 3 59.346 57.933 55.814 16.85 17.26 17.92 3.2 67.523 65.915 63.503 14.81 15.17 15.75 3.5 80.777 78.853 75.968 12.38 12.68 13.16 3.6 85.458 83.424 80.371 11.7 11.99 12.44 4 105.504 102.992 99.224 9.48 9.71 10.08 4.5 133.529 130.349 125.58 7.49 7.67 7.96 5 164.85 160.925 155.038 6.07 6.21 6.45 5.5 199.469 194.719 187.595 5.01 5.14 5.33 5.6 206.788 201.684 194.479 4.84 4.95 5.14 6 237.384 231.732 223.254 4.21 4.32 4.48 6.3 261.716 255.485 246.138 3.82 3.91 4.06 6.5 278.597 271.963 262.013 3.59 3.68 3.82 7 323.106 315.413 303.874 3.09 3.17 3.29 8 422.016 411.968 396.896 2.37 2.43 2.52 9 534.114 521.397 502.322 1.87 1.92 1.99 10 659.4 643.7 620.15 1.52 1.55 1.61 Шаг 4 – Проверка соответствия удельной поверхностной мощности рассчитанного нагревателя допустимому значению
Требуемая температура тепловоспринимающего материала, °СПоверхностная мощность βэф (Вт/cм ²) при температуре разогрева нагревательного элемента, °С 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 100 6.1 7.3 8.7 10.3 12.5 14.15 16.4 19 21.8 24.9 28.4 36.3 200 5.9 7.15 8.55 10.15 12 14 16.25 18.85 21.65 24.75 28.2 36.1 300 5.65 6.85 8.3 9.9 11.7 13.75 16 18.6 21.35 24.5 27.9 35.8 400 5.2 6.45 7.85 9.45 11.25 13.3 15.55 18.1 20.9 24 27.45 35.4 500 4.5 5.7 7.15 8.8 10.55 12.6 14.85 17.4 20.2 23.3 26.8 34.6 600 3.5 4.7 6.1 7.7 9.5 11.5 13.8 16.4 19.3 22.3 25.7 33.7 700 2 3.2 4.6 6.25 8.05 10 12.4 14.9 17.7 20.8 24.3 32.2 800 - 1.25 2.65 4.2 6.05 8.1 10.4 12.9 15.7 18.8 22.3 30.2 850 - - 1.4 3 4.8 6.85 9.1 11.7 14.5 17.6 21 29 900 - - - 1.55 3.4 5.45 7.75 10.3 13 16.2 19.6 27.6 950 - - - - 1.8 3.85 6.15 8.65 11.5 14.5 18.1 26 1000 - - - - - 2.05 4.3 6.85 9.7 12.75 16.25 24.2 1050 - - - - - - 2.3 4.8 7.65 10.75 14.25 22.2 1100 - - - - - - - 2.55 5.35 8.5 12 19.8 1150 - - - - - - - - 2.85 5.95 9.4 17.55 1200 - - - - - - - - - 3.15 6.55 14.55 1300 - - - - - - - - - - - 7.95 ИллюстрацияВариант расположения спирального нагревательного элементаЗначение коэффициента α 
Нагревательная спираль спрятана в ниши футеровки муфельной печи. 0,16 ÷ 0,24 
Нагревательная спираль заключена в кварцевые трубки и расположена на полочках по стенкам камеры 0,30 ÷ 0,36 Калькулятор расчета удельной поверхностной мощности нагревателя
Как собрать муфельную печь своими рукамиМощность водонагревателя – важный показатель его характеристик
Накопительный водонагреватель
Безнапорный и напорный
Объем и мощность накопительного водонагревателя
Проточный водонагреватель
Расчет мощности проточника
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: