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

При интенсивной теплопередаче (например, в электро­ пастеризаторе) необходимо соблюдать условие

^УД ^уд.доп

Полная мощность нагревателя Р = WyJF Вт, где F — площадь пленочного нагревателя, см2 .

Площадь нагревателя выбирается исходя из кон­ структивных и технологических соображений или из условия обеспечения заданной производительности на­ грева. Расчет необходимой площади нагревателя про­ изводят по формуле

дительности установки, Вт.

При равномерно распределенном пленочном нагрева­ тельном элементе по площади F и параллельном распо­ ложении контактных электродов по всей ширине полос нагревательной пленки (задаваясь схемой соединения

К— количество последовательно соединенных полос (при делении полосы на п парал­

лельно соединенных участков К = 1/п). Количество полос нагревательной пленки выбирается

из условий минимальной длины соединительных провод­ ников и получения необходимой мощности (в пределах возможных значений р).

Расчет компонентов ферросилициевой пленки произ­ водят следующим образом. Выбирают состав, содержа­ щий не более двух марок ферросилиция, с преобладаю­ щим содержанием по весу одной из них (в частности, Си 45). Хранить помол желательно не более 100 ч.

Исходя из известной величины удельного сопротив-

51

лення пленки общее содержание кремния в процентах в составе пленки определяется по расчетному графику р (Si, %) (рис. 3). Затем выбирают ближайшую по со­ держанию кремния марку ферросилиция и находят ве­ личину добавки ферросилиция другой марки по фор­ муле

пленки для некоторых электротепловых установок при­ ведены в гл.IV.

3.Допустимые напряжения питания и температура нагревателя

Напряжение нагревателя выбирают по условию про­ боя нагревательной пленки на' корпус в заданном диа­ пазоне рабочих температур нагрева.

По причине технологически возможных дефектов (поры, пузыри, кристаллические включения и пр.) стеклоэмали нельзя отнести к макроскопическим однород­ ным диэлектрикам. Для неоднородных диэлектриков различают три вида пробоя: электрический, электротеп­ ловой и электрохимический [2].

Электрический пробой тонкослойной изоляции при больших площадях электродов зависит, в первую оче­ редь, от напряженности электрического поля, толщины и сплошности покрытия.

Электрический пробой стеклоэмалевого покрытия воз­ можен в процессе эксплуатации нагревателя при усло­ вии, если напряженность электрического поля будет больше допустимой. Допустимая напряженность, как го-

52

проверка сплошности покрытия на пробой повышенным

Электротепловой пробой изоляции имеет следующий физический смысл. Тепловая энергия, выделяемая изо­ ляцией под действием повышенного напряжения, посту­ пает в окружающую среду, поэтому в толще изоляции возникает перегрев, приводящий к уменьшению сопро­ тивления стеклоэмали и дальнейшему увеличению мощ­ ности нагрева изоляции. В зависимости от условий теп­ лопередачи и температурной зависимости сопротивления изоляции возникает явление тепловой нестабильности, приводящее к термическому разрушению изоляции под действием электрического тока утечки на корпус. В этой связи предельное напряжение питания и температура пленочного нагревателя ограничены зависимостью со­ противления стеклоэмалевого покрытия от температуры.

Допустимое напряжение питания нагревателя по условию электротеплового пробоя выражается аналити­ ческой формулой: -

53

жение определяется температурой пленочного нагрева­ теля, параметрами температурной зависимости сопро­ тивления, теплопроводностью и толщиной стеклоэмале-

что оно не менее чем на 20% выше, чем рассчитанное по формуле (20.3).

Определение допустимой температуры нагрева при заданном напряжении питания нагревателя по формуле (18.4) затруднительно. Рассчитывать температуру луч­ ше всего методом последовательного приближения.

Расчеты, проведенные с учетом данных, полученных при испытании эмалей со средней толщиной покрытия от 200 до 500 мкм при напряжении 220 В, позволяют рекомендовать допустимые температуры пленочных на­ гревателей, приведенные в табл. 9.

в основном относится к высокощелочным эмалям, вслед­ ствие большой подвижности ионов Na, К и Li. Поэтому включение пленочных нагревателей в электросеть по­ стоянного тока не рекомендуется. v

54