Méthodes approximatives de calcul des appareils de chauffage

Dans les calculs pratiques, ils utilisent souvent des méthodes approximatives de calcul des éléments chauffants, basées sur l'utilisation de données expérimentales (sous forme de tableaux ou de dépendances graphiques), qui reflètent la relation entre le courant de charge (In), la température, les dimensions de la section et diamètre. Des dépendances graphiques ou des données tabulaires sont obtenues pour certaines conditions (standard) lorsque le fil est tendu horizontalement dans de l'air calme à une température de 293 K.

La température de surface réelle Td est ramenée à la Tp calculée (tableau) en utilisant les facteurs de l'usine et de l'environnement :

où km et kc sont les facteurs d'installation et d'environnement. Pour les conditions standard kM = kc = 1.

Le facteur d'installation tient compte de la détérioration du transfert de chaleur dans un vrai radiateur par rapport aux conditions standard dans lesquelles les données tabulées ont été obtenues (km ≤ 1).Pour une spirale filaire en air calme km = 0,8 ... 0,9, pour une spirale sur cadre isolant (tige) km = 0,7, pour une spirale ou fil dans un élément chauffant, plancher chauffant électrique, sol, panneau km = 0,3 … 0.4.

Le facteur environnement rend compte de l'amélioration du transfert de chaleur par rapport aux conditions standard en raison de l'effet de l'environnement chauffé (kc ≥1). Pour bobine de fil, fil dans l'air en mouvement kc = 1,1 … 4,0, pour les réchauffeurs de conception protégée et étanche en eau calme kc = 2,5, pour les réchauffeurs en eau en mouvement kc = 2,8 … 3. Les valeurs de kc et km pour les autres fonctionnements conditions sont données dans la littérature de référence.

Charges admissibles sur le fil nichrome suspendu horizontalement dans l'air calme à la température de conception

La température réelle de la résistance (conducteur) dans les appareils de chauffage de type ouvert est déterminée par les conditions technologiques du milieu chauffé. Si la température de la surface de transfert de chaleur de l'élément chauffant n'est pas limitée par le fluide chauffé, la température réelle de la résistance chauffante est tirée de la condition Td ≤ Tmax (Tmax est la température maximale autorisée de l'élément chauffant (conducteur)).

Selon le schéma accepté pour connecter les appareils de chauffage, l'intensité actuelle d'un appareil de chauffage est déterminée par la formule

où Pf est la puissance de phase de l'ETU, W, Uph est la tension de phase du réseau, V, Nc est le nombre de branches parallèles (réchauffeurs) par phase.

Selon Tr et In, la surface et le diamètre de la section sont déterminés à partir des tables de référence.

La longueur requise, m, du fil chauffant par section (élément chauffant) est trouvée par l'expression

où ρt est la résistance électrique du fil à la température réelle, Ohm-m.

Les méthodes de calcul utilisées dans les entreprises spécialisées dans la production d'appareils de chauffage hermétiquement scellés (TEN) présentent un intérêt pratique. Les données initiales pour le calcul de l'élément chauffant sont:

• résistance nominale

• tension de chauffage,

• longueur active de sa coquille

• environnement chauffé.

Paramètres de coque TEN

Serpentin pour éléments chauffants est calculé dans l'ordre suivant :

1. En fonction de la puissance nominale et de la longueur dépliée selon le tableau de référence, sélectionnez la surface active requise de l'appareil de chauffage et déterminez le flux de chaleur surfacique spécifique, W / cm2, sur la surface extérieure du boîtier de l'appareil de chauffage :

Le flux de chaleur calculé ne doit pas dépasser la valeur maximale autorisée, c'est-à-dire Fa ≤ Fa.dop.

2. Prédéterminer le diamètre, mm, de la résistance chauffante (conducteur)

où Fa.dop.pr - flux de chaleur spécifique admissible à la surface du conducteur, W / cm2. La valeur de FA add.pr est prise selon le tableau de référence, en fonction de l'environnement de travail et de la nature du chauffage.
Selon les ouvrages de référence, le diamètre du fil le plus proche, plus grand par rapport à l'assortiment, est trouvé.

Flux de chaleur spécifique admissible à la surface de l'élément chauffant et du conducteur

Paramètres du fil nichrome (X15P60)

3. Résistance nominale, Ohm, bobines à température de fonctionnement

4. Résistance nominale, Ohm, bobines à 293 K

5. Résistance de la bobine d'enroulement

où kos est un coefficient qui prend en compte la variation de la résistance du conducteur suite au pressage par la méthode de gainage.

6. Longueur active, m, fil chauffant

où Rl est la résistance électrique de 1 m de fil, Ohm/m

7. Flux de chaleur spécifique réel, W / cm2, à la surface du fil chauffant

où Al est la surface de 1 m de fil chauffant, cm2/m.

Si Fa.pr> Fa.dop.pr, il faut alors augmenter le diamètre du fil.

8. Le nombre actif de tours en spirale

où lw est la longueur du tour hélicoïdal, mm.

9. Le nombre total de tours de la spirale, en tenant compte de l'enroulement nécessaire sur les extrémités des tiges de contact d'un montant de 10 tours pour l'extrémité de la tige

10. Pas de la spirale, mm, avant le gainage

où lad est la longueur active du réchauffeur avant le boîtier, mm.

La valeur calculée de lsh est vérifiée par rapport aux conditions :

11. Longueur totale de la spirale