При розрахунку електродних нагрівальних пристроїв визначають потрібну потужність і конструктивні параметри електродної системи. Потрібну потужність знаходять з урахуванням технологічних умов, які характеризують виробничий процес.
Для нагрівачів періодичної дії такими параметрами є: обсяг нагрівається матеріалу V (м 3). Питома теплоємність с (Дж / кг · 0 С). щільність матеріалу d (кг / м 3). питомий електричний опір r (Ом · м). час нагрівання t (с). початкова t1 і кінцева t2 температури (0 С). термічний ККД hт.
Для нагрівачів безперервної дії задається продуктивність L (м 3 / с) установки.
Цей вислів справедливо лише для нагрівачів безперервної дії. Для нагрівачів періодичної дії при зростанні потужності від Р1 при температурі t1 до Р2 при t2. яка визначається питомим опором матеріалу при відповідних значень температури.
Технологічно потрібна потужність
а Р2 визначається як
для однофазних нагрівачів -. (3.31)
для трифазних нагрівачів -. (3.32)
Розрахунковий струм нагрівача:
При використанні нагрівачів у вигляді двох плоскопаралельних пластин, розміщених в ємності з електроізоляційного матеріалу (при За значенням робочої площі електродів S. з урахуванням конструктивних обмежень, визначають висоту - h (см) і ширину b (см) електродів так, щоб h # 903; b = S. а межелектродное відстань (см): де r2 - питомий електричний опір матеріалу при t2, Ом · см. Визначають дійсну напруженість електричного поля Е (3.24) і порівнюють з її допустимим значенням Едоп. при цьому повинна виконуватися умова (3.26). Для циліндричних коаксіальних електродів за виразом (3.34) визначають площу S внутрішнього електрода. Прийнявши один з параметрів h (висоту електродів) або d2 (діаметр внутрішнього електрода), розраховують інший параметр як S = p · d2 · h. Потім знаходять діаметр зовнішнього: Дійсну напруженість електричного поля Е визначають за (3.25) і перевіряють за умовою (3.26). При розрахунку однофазних нагрівачів безперервної дії: Конструктивні їх параметри розраховують за середнім значенням питомої електричного опору (rср) матеріалу: Непрямий електронагрів опором. Вимоги до матеріалів нагрівальних елементів і їх конструкції Основним вузлом ЦЮ, які реалізують непрямий нагрів методом опору, є нагрівальні елементи. Матеріал нагрівальних елементів вибирають в залежності від значення робочої температури (tраб), умов роботи. З огляду на окрім перерахованих, до матеріалів пред'являються так само специфічні вимоги, обумовлені особливостями роботи електронагрівальних елементів, а саме: жаростійкість, тобто вони не повинні окислюватися під дією повітря і високих температур; жаропрочность, тобто при високих температурах не повинні піддаватися механічній деформації; велике питомий опір, що характеризується тим, що тонкі й довгі нагрівачі не міцні, не зручні конструктивно, мають малий термін служби; малий температурний коефіцієнт опору (ТКС), що необхідно для скорочення пускових поштовхів струму; електричні властивості нагрівачів повинні бути постійні; матеріали повинні добре оброблятися, тобто бути технологічними. Основні матеріали, з яких виготовляються нагрівальні елементи ЦЮ це перш за все, сталь і сплави - хромнікелевие (ніхроми); хромалюмінівие (фехралі); хромнікельалюмінівие (ніхром з алюмінієм). Найбільш застосовувані і відповідають вимогам це ніхроми: Х20Н80; Х15Н60; Х25Н20; Х23Н18 і т.д. Чим більше нікелю в сплаві, тим вище його якість і робоча температура, але одночасно з цим вони і дорожче. У фехраль більш низька вартість, але міцність при високих температурах гірше. Більш висока міцність у хромнікельалюмінівих сплавів (Х15Н60Ю3А). У ЦЮ з робочими температурами tраб> 1250 0 С застосовують неметалічні нагрівачі з графіту, тугоплавких металів і т. Д. Температурний коефіцієнт опору нагрівачів, виготовлених зі звичайної сталі, великий, жаростійкість і жароміцність невисокі, опір залежить від значення протікає по ним струму. Однак, вони дешевше і недефіцитних, тому їх застосовують для ЦЮ низькотемпературного нагріву (300 ... 400 0 С). Нагрівальні елементи за конструктивним виконанням поділяються на: відкриті; закриті; герметичні. Відкриті електронагрівачі виготовляють з металевих сплавів у вигляді стрічки або дроту, згорнутих в спіраль або зигзагоподібно. Їх кріплять на керамічних жароміцних ізоляторах в робочому просторі ЦЮ. Теплота передається конвекцією і випромінюванням. Чим вище температура нагріву, тим більша частина енергії інфрачервоного випромінювання передається нагрівається матеріалу. Закритий нагрівач знаходиться в захищеній оболонці. Теплота передається в основному конвекцією. Слід також зазначити, що відкриті і закриті нагрівачі прості за конструкцією і мають невисоку вартість, але менше термін служби. Герметичні нагрівачі або трубчасті електричні нагрівачі (ТЕН).
j