金属电热元件的计算.docx

金属电热元件的计算 计算电热元件前， 应给出炉子的安装功率、 供电线路电压、电热 元件材料和电热元件的联接方式。 一、计算公式 电热元件的尺寸按下表所列顺序进行计算。 电热元件尺寸计算表 联接方式 计算参数 星形接法 三角形接法 相功率（ KW ） Px=P/3 Px=P/3 相电压（ V） Ux=U/√3 Ux =U 相电流（ A） I 3 3 √ 3 3 x =10 Px/Ux =10 P/ 3U I x=10 Px /Ux=10 P/3U 线电流（ A） I=I x 3 √ 3U I= √ x 3 √ 3U =10 P/ 3I =10 P/ 相电阻（ Ω） Rx=Ux 2/103Px Rx =Ux2/103Px 20℃时 R20=ρ20/ρt*R x R20=ρ20/ρt*R x 相电阻（ Ω） 截 面 形 状 计算参数 电 阻 丝 电 阻 带 截面尺寸 (mm) .d=34.43√Px 2ρt /Ux 2Wy .a=3√105ρt Px 2/1.88m(m+1)Ux 2W y 每相长度（ m） L x x ρ t x x A/ ρt =R A/ L =R 截面积（ mm2） A= πd2/4 A=0.94ab=0.94ma2 每相元件重量（ kg） G=gLx G=gLx 1 元件实际单位表面 W b=102Px /2(a+b)Lx＜Wy 2 ） Wb=103Px /πdLx ＜W y 功率（ W/cm 注： a------ 电阻带厚度（ mm）；b------ 电阻带宽度（ mm）； d------ 电阻丝直径（ mm）；m------b/a=5~18； g------ 每米元件重量（ kg/m）；U------ 线电压（ V）； P------安装功率 (kW) ； W y ------ 元件允许的单位表面功率（ W/cm2）； ρ 20、ρ t------20 ℃及 t ℃时元件的电阻系数 （Ω?mm2/m）。 电热元件有螺旋线、 波形线、波形带三种不同结构形式。 1.螺旋线电热元件尺寸 每圈螺旋线长度 l q=πD (mm) 每相电热元件圈数 n=1000Lx/lq 螺旋节距 S=Ll /n (mm) 式中：L l ------ 螺旋线长度，即炉内安装每相螺旋线的总长度 (mm); L x------ 每相电热元件的长度 (m)，见上表； D------ 螺旋平均直径 (mm)。 2.波形线电热元件尺寸 每一波纹长度 lb=2(πh/cosθ+H-2h/ cosθ) (mm) 每相电热元件波纹数 n=1000Lx /lb 波形线波距 S=Lb/n (mm) 式中： H------ 波纹高度 (mm)； 2 h------ 波纹弧高 (mm)； Lb------ 波形线长度，即炉内安装每相波形线的总长度（ mm）。 3.波形带电热元件尺寸 每一波纹长度 lb=2(πr+H-2r) （mm） 每相电热元件波纹数 n=1000Lx /lb 波形带波距 S=Lb/n (mm) 式中： H------ 波纹高度 (mm)； r------波纹弯曲半径 (mm)； Lb------ 波形带长度，即炉内安装每相波形带的总长度（ mm）。 二、例题 室式电阻炉炉膛尺寸为：长×宽×高＝ 1200mm× 850mm× 800mm，最高工作温度 950℃，安装功率为 66kW ，采用 0Cr25Al5 螺旋线电热元件，星形接法，供电线路电压 380V，求电热元件尺寸。 解：根据炉膛尺寸，在炉膛两侧墙和炉底各安装一相电热元件。 炉墙相功率P ＝ 66/3=22kW ，相电压 x=U/ √ 3=380/ √ x=P/3 U 3=220V,相电阻 Rx=Ux 2/103Px =2202/22×103=2.2Ω，炉温 950℃时电热 元件温度考虑为 1100℃。由查表知， 0Cr25Al5 的电阻系数 ρ t＝1.511 ?mm2/m，电热元件允许的单位表面功率选定为 W y＝1.6W/cm2，由上表计算 电热元件的直径为 3 d=34.43√Px2ρt /Ux2Wy =34.43√222×1.511/2202×1.6＝7.3mm≈ 7.5mm 电热元件长度 Lx=RxA/ ρt =2.2×0.785×7.52/1.511≈65m 电热元件实际单位表面功率 Wb=103Px/π dLx =103 ×22/3.14× 0.75× 6500＝ 1.44 W/cm2 （＜ Wy ，合适 ) 螺旋直径 D=8×7.5=60mm (取 D/d=8) 每圈螺旋线长度 lq=πD=3.14×60=188.4mm 电热元件圈数 n=1000Lx/l q =1000×65/188.4=345 距炉口 400mm 的一段炉膛