金属电热元件的计算

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1、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计算参数联接方式星形接法三角形接法相功率（KW）Px=P/3Px=P/3相电压（V）Ux=U/√3Ux=U相电流（A）Ix=103Px/Ux=103P/√3UIx=103Px/Ux=103P/3U线电流（A）I=Ix=103P/√3UI=√3Ix=103P/√3U相电阻（Ω）Rx=Ux2/103PxRx=Ux2/103Px20℃时相电阻（

2、Ω）R20=ρ20/ρt*RxR20=ρ20/ρt*Rx计算参数截　　面　　形　　状电　阻　丝电　阻　带截面尺寸(mm).d=34.43√Px2ρt/Ux2Wy.a=3√105ρtPx2/1.88m(m+1)Ux2Wy每相长度（m）Lx=RxA/ρtLx=RxA/ρt截面积（mm2）A=πd2/4A=0.94ab=0.94ma2每相元件重量（kg）G=gLxG=gLx4元件实际单位表面功率（W/cm2）Wb=103Px/πdLx＜WyWb=102Px/2(a+b)Lx＜Wy注：a------电阻带厚度（mm

3、）；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)；Wy------元件允许的单位表面功率（W/cm2）；ρ20、ρt------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lq=πD(mm)每相电热元件圈数n=1000Lx/lq螺旋节距S=Ll/n(mm)式中：Ll-

4、-----螺旋线长度，即炉内安装每相螺旋线的总长度(mm);Lx------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)；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）。43.波形带电热元件尺寸每一波纹长度lb=2(πr+H-2r)　　（mm

5、）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　Px=P/3＝66/3=2

6、2kW，相电压Ux=U/√3=380/√3=220V,相电阻Rx=Ux2/103Px=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ρt＝1.511Ω•mm2/m，电热元件允许的单位表面功率选定为Wy＝1.6W/cm2，由上表计算电热元件的直径为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≈65m4电热

7、元件实际单位表面功率Wb=103Px/πdLx=103×22/3.14×0.75×6500＝1.44W/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/lq=1000×65/188.4=345　　距炉口400mm的一段炉膛将其表面热负荷提高25%，在此段内安放135圈布置6层，其余800mm一段炉膛安放210圈，同样布置6层。　　螺旋节距　S1=Ll/n=6×400/135＝17.8mm（长4

8、00mm炉膛）　　　　　S2=Ll/n=6×800/210＝22.8mm（长800mm炉膛）炉底采用耐热钢底板，炉底一相电热元件的单位表面功率降低20%，Wy＝1.6×0.8＝1.28W/cm2。炉底电阻元件直径为　d=34.43√Px2ρt/Ux2Wy=34.43√222×1.511/2202×1.28＝8mm电热元件长度　Lx=RxA/ρt=2.2×0.785×82/1.511＝73.6m电热元件实际单位表面