Файл: Кудрявцев И.Ф. Полупроводниковые пленочные электронагреватели в сельском хозяйстве.pdf

Рис. 12. Схема технологического процесса изготовления ферросилициевого пленочного нагревателя.

Т а б л и ц а 8. Оборудование технологического участка

УПУ-1М при напряжении до 1500 В. Проверка покры­ тия производится с помощью щупа с «электролитиче­ ским тампоном», заключенного в электроизоляционную штангу длиной 200—250 мм.

Работа на установке УПУ-1М опасна, если она не заземлена. В месте, где проводятся испытания пленоч­ ных нагревателей, необходимо устанавливать металли­ ческие сетчатые ограждения, дверь ограждений обору-

45

1 \J>J

I

[ 2 [

Рис. 13. Расстановка оборудования на технологическом участке.

дуют приборами блокировки на отключение высокого напряжения при открывании.

При работе с остальным оборудованием необходимо соблюдать необходимые меры предосторожности в соот­ ветствии с Правилами техники безопасности.

I l l , Р А С Ч Е Т П Л Е Н О Ч Н Ы Х Н А Г Р Е В А Т Е Л Е Й

1. Исходные данные и последовательность расчета

При расчете пленочного нагревателя нужно выявить связь между параметрами установки (мощностью и на­ пряжением питания), электрическими параметрами ма­ териала нагревателя (удельным сопротивлением пленки в горячем состоянии) и его геометрическими размерами при заданных технологических требованиях нагрева.

Из теории электромагнитного поля известно, что электрическая мощность, преобразованная в тепловую, в единице объема проводящей среды, равна

46

постоянная толщина пленки между параллельными кон­ тактными электродами. Тогда напряженность плоскопа­ раллельного электрического поля, возбужденная в плен­

Получен важный технический показатель (удельная поверхностная мощность нагревателя Wyt), связывающий электрические и тепловые параметры электротепловой установки.

Полезную мощность нагревателя находят по фор­ муле

47

tn — ширина электродов (полосы) нагревателя, см.

Электроды на пленке можно размещать произвольно, что позволит при необходимости дифференцировать теп­

где С — геометрический коэффициент электродов. Геометрический коэффициент С зависит от конфигу­

рации, размеров и расположения электродов. Его опре­ деляют, пользуясь дифференциальным уравнением Лап­ ласа в частных производных или иным путем [29]. -

Исходными данными для расчета установки являются производительность (или вес) и температура окружаю­ щей среды, напряжение питания, конструктивные раз­ меры и материал установки.

Электрический расчет пленочного нагревателя, таким -образом, сводится к определению необходимой мощно­ сти, удельного сопротивления и поверхности (линейных раз'меров) при заданных удельной поверхностной мощ­ ности, температуре и напряжении питания установки.

Удельная поверхностная мощность и температура нагревателя определяются тепловым расчетом или за­ даются, исходя из обеспечения технологического про­ цесса нагрева, допустимой температуры или надежности

.и срока службы. Сначала делают тепловой, а затем электрический расчет. Расчет удельной поверхностной мощности и выбор напряжения питания пленочного на­ гревателя изложен ниже, а в гл. IV приведены примеры^ расчета установок с пленочным обогревом.

.2. Определение мощности и основных размеров нагревателя

Тепловой поток, необходимый для осуществления тех­ нологического процесса нагрева, выделяясь в пленочном

.элементе, передается к нагреваемой среде теплопровод­ ностью, конвективным путем или излучением. В стацио­ нарном режиме нагрева удельная мощность Wya пле­ ночного нагревателя определяется следующим образом.

При передаче тепла теплопроводностью

48

что является характерной особенностью пленочного на­ гревателя, равномерно распределенного по поверхности

Нагреваемой средой являются различного рода жид­ кости и газы (вода, молоко, воздух и др.). Опытные данные коэффициента теплоотдачи а при свободном и вынужденном движении жидкости обработаны в виде критериальных зависимостей между безразмерными кри­ териями Нуссельта (Nu), Грасгофа (Gr), Прандтля. (Рг) и Рейнольдса (Re). Данные для расчета можно взять из литературы [7, 15, 27].

При передаче тепла излучением

поглощения и отражения, конфигурации нагревателя п

где Т и Т0 — температура нагревателя и нагреваемого тела, "К.

Ошибка в расчете не превышает 9%.

При совместном действии нескольких видов тепло­ передачи общий тепловой поток рассчитывают как сум­ му отдельных потоков. При нагреве тела одновременно путем теплопередачи конвекцией и излучением

При теплопередаче от нагревателя к нагреваемой среде через изоляцию

Рп + Рк

В электротепловой установке полезно используется большая часть теплового потока пленочного нагревате­ ля. Тепловые потери составляют незначительную часть. Общая удельная поверхностная мощность нагревателя

деляется допустимой температурой пленки t„ из усло­ вия электротеплового пробоя на корпус, т. е. t„ <; ^п.доп-

50