Расчет ТЭНа и электрического нагревателя
Мощность электронагревателя для воздуха и воды, ток и сечение кабеля, проверка удельной нагрузки на поверхность трубчатого нагревателя.
Нагрев воздуха
Мощность электронагревателя приточной установки
— заполните поля —
P = L · ρ · c · Δt / 3600
Электронагреватель, в отличие от водяного, не боится замерзания, но требует блокировки по расходу воздуха и защиты от перегрева.
Нагрев воды
Мощность ТЭНа для нагрева объема воды
— заполните поля —
P = m · c · Δt / (3600 · τ · η)
m — масса воды, кг; c = 4,19 кДж/(кг·°C); τ — время нагрева, ч; η — КПД с учётом потерь через стенки бака.
Время нагрева имеющимся ТЭНом
— заполните поля —
τ = m · c · Δt / (3600 · P · η)
Расчет ведется с КПД 0,95 — часть теплоты уходит через стенки бака.
Ток и сечение кабеля
Ток нагревателя и подбор кабеля
— заполните поля —
I = P / U (1 фаза); I = P / (√3 · U) (3 фазы)
ТЭН — активная нагрузка, cos φ = 1. Сечение подбирается по длительно допустимому току для медного кабеля, проложенного открыто.
Удельная нагрузка на поверхность ТЭНа
— заполните поля —
w = P / (π · d · ℓ)
Превышение допустимой удельной нагрузки ведет к перегреву спирали и быстрому выходу ТЭНа из строя.
Допустимый ток и сечение медного кабеля
| Сечение, мм² | Открытая прокладка, А | В трубе, А | Мощность 220 В, кВт | Мощность 380 В, кВт |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 | 23 | 19 | 4,1 | 10,5 |
| 2,5 | 30 | 27 | 5,9 | 15,0 |
| 4 | 41 | 38 | 8,3 | 21,0 |
| 6 | 50 | 46 | 10,1 | 25,5 |
| 10 | 80 | 70 | 15,4 | 39,0 |
| 16 | 100 | 85 | 18,7 | 47,0 |
| 25 | 140 | 115 | 25,3 | 63,0 |
| 35 | 170 | 135 | 29,7 | 75,0 |
| 50 | 215 | 175 | 38,5 | 97,0 |
Значения для медных проводов по ПУЭ, гл. 1.3, при температуре окружающей среды 25 °C. Алюминиевые провода — на ступень больше по сечению.
Допустимая удельная нагрузка на поверхность ТЭНа
| Среда | Вт/см² | Температура оболочки, °C |
|---|---|---|
| Вода проточная | 8 – 10 | до 120 |
| Вода спокойная | 4 – 6 | до 150 |
| Щелочные растворы | 3 – 4 | до 150 |
| Масло | 2 – 3 | до 250 |
| Воздух движущийся (v ≥ 6 м/с) | 1,8 – 2,2 | до 450 |
| Воздух спокойный | 0,8 – 1,2 | до 450 |
| Пресс-формы, металл | 10 – 15 | до 500 |
Требования к электронагревателям вентиляции
- Блокировка по расходу воздуха: нагреватель включается только при работающем вентиляторе.
- Выбег вентилятора после отключения нагрева — не менее 2–3 минут, иначе сработает термозащита.
- Два уровня защиты от перегрева: автоматический термостат (+50…+70 °C) и аварийный с ручным сбросом (+90…+120 °C).
- Скорость воздуха через нагреватель — не менее 1,5–2 м/с, иначе перегрев ТЭНов.
- Ступенчатое или тиристорное регулирование мощности; при мощности свыше 10 кВт — обязательно секционирование.
Сравните с водяным вариантом в расчете калорифера: электронагрев проще в монтаже, но дороже в эксплуатации в 3–5 раз.