CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA DÂY ĐỐT

Tính toán dây đốt bao gồm tính toán nhiệt và tính toán điện. Tính toán điện sẽ xét ở phần sau. Tính toán nhiệt là xác định nhiệt trở và mật độ công suất của dây đốt. Tính nhiệt trở là bài toán khá phức tạp, nhiệt trở phụ thuộc vào nhiều thông số và điều kiện trong nung nóng. Để cho từng loại dây đốt, từng kiểu bố trí dây đốt, từng phương thức truyền nhiệt khác nhau…nhiệt trở lại được tính khác nhau. Do đó với từng trường hợp cụ thể phải tính riêng. Sự truyền nhiệt trong...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA DÂY ĐỐT CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA DÂY ĐỐT Tính toán dây đốt bao gồm tính toán nhiệt và tính toán điện. Tính toánđiện sẽ xét ở phần sau. Tính toán nhiệt là xác định nhiệt trở và mật độ côngsuất của dây đốt. Tính nhiệt trở là bài toán khá phức tạp, nhiệt trở phụ thuộc vào nhiềuthông số và điều kiện trong nung nóng. Để cho từng loại dây đốt, từng kiểubố trí dây đốt, từng phương thức truyền nhiệt khác nhau…nhiệt trở lại đượctính khác nhau. Do đó với từng trường hợp cụ thể phải tính riêng. Sự truyền nhiệt trong thiết bị điện nhiệt được thực hiện theo các phươngthức cơ bản sau: Theo phương thức dẫn nhiệt. Theo phương thức đối lưu. Theo phương thức bức xạ. Và sự kết hợp giữa các phương thức. Sau đây sẽ xét cụ thể từng trường hợp theo từng phương thức. §1. Một số đại lượng thường sử dụng trong tính toán nhiệt của dây đốt1. Mật độ công suất, còn gọi là công suất riêng bề mặt của dây đốt: ký hiệu W. Mật độ công suất W : là tỷ số giữa công suất dây đốt cung cấp P vàdiện tích bề mặt truyền nhiệt F dây đốt có: P W= (1) FTrong đó: P (W); F ( m2 ), W (W/m2 ) hoặc có thể dùng theo đơn vịW (W/ cm2 ).2. Nhiệt trở : ký hiệu rtCông suất truyền nhiệt tải của dây đốt P được tính theo công thức: P = K (t – t0 ) F (2) WTrong đó: K - hệ số truyền nhiệt của dây đốt 2 0 m C t- nhiệt độ truyền nhiệt của dây đốt , 0 C t0 - nhiệt độ của môi trường , 0 C F - tiết diện bề mặt truyền nhiệt của dây đốt, m2từ (2) tính được mật độ công suất W: P W=  K (t  t0 ) F 1Đặt  rt gọi là nhiệt trở của dây đốt. K t  t0  t - độ chênh lệch nhiệt độ tCó W= (3) rt m 20CĐơn vị của nhiệt trở rt ( ) WNhiệt trở rt được xác định cho từng trường hợp truyền nhiệt cụ thể. §2. Truyền nhiệt theo phương thức dẫn nhiệt Phương thức truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt được thực hiện nhờ có sựtiếp xúc giữa vật được nung nóng và dây đốt hoặc thông qua môi trườngtruyền nhiệt. Công suất truyền tải của dây đốt P theo phương thức dẫn nhiệt đượcxác định theo công thức Furiê  P  (t  t 0 ) F (1)  WTrong đó:  - hệ số dẫn nhiệt m0C  - độ dày của lớp truyền nhiệt , m t- nhiệt độ của dây đốt, 0 C t0 - nhiệt độ môi trường được truyền nhiệt , 0 C F - bề mặt truyền nhiệt P - công suất truyền tải từ dây đốt tới môi trường hoặc tới vật. Sau đây lấy ví dụ tính nhiệt trở cho dây đốt kín truyền nhiệt theophương thức dẫn nhiệt.Bài toán: Tính nhiệt trở dây đốt kín, lớp bọc ngoài là kim loại như hình.1,phần tử nung nóng kim loại Nicrôm, quấn lò xo lớp lót bằng MgO, cácthông số kích thước cần thiết được cho trên hình.1. d h D D1 D2 1 2 3 Hình 1Ở hình 1 có:1. Phần tử nung nóng2. Lớp lót3. vỏ kim loạid- đường kính phần tử nung nóngh- bước lò xoD - đường kính phần tử nung nóngD1- đường kính trong của vỏ kim loạiD2 - đường kính ngoài của vỏ kim loạiThứ tự tính nhiệt trở được thực hiện như sau:1. Tính nhiệt trở dài của lớp lótNhiệt trở được tính theo đơn vị dài, được gọi là nhiệt trở dài có đơn vị là m 0C m 0C ; ký hiệu nhiệt trở dài của lớp lót là rtdl ( ) W W Công thức tính rtdl cho H.1 được xác định theo biểu thức ở tài liệu tính toánthiết kế dây đốt kín như sau: 1  D1 3 0,38  rtdl   ln D  10 (0,5  59 y )( K  1  6,56. x ) (2) 21  Trong đó: W 1 - hệ số dẫn nhiệt của lớp lót 0 m C D - đường kính trung bình của phần tử nung nóng quấn lò xo d d h x  , y  ,K  D1 D d Nhiệt trở dài rtdl lớp lót ảnh hưởng tới dòng nhiệt từ phần tử nung nóng lò xo1 tới vỏ phía trong vỏ kim loại bọc dây đốt. 2. Tính nhiệt trở dài của vỏ kim ...