Меню

Расчет токов в тенах

Расчет мощности ТЭНа

Калькулятор мощности ТЭНа

Современные производители в широком ассортименте выпускают электрические водонагреватели, используемые в квартирах и частных домах. Однако нередко возникает необходимость оборудовать на даче или в летнем домике систему нагрева воды с использованием самодельных устройств. В связи с этим приходится выполнять расчет мощности ТЭНа, чтобы водонагреватели, сделанные своими руками, работали максимально эффективно.

Как рассчитать мощность ТЭНа калькулятором онлайн

Расчет мощности ТЭНа с помощью онлайн-калькулятора выполняется учетом объема бака самодельного водонагревателя. Кроме того, учитывается начальная и конечная (требуемая) температура воды, а также предполагаемое время нагрева. На точность результатов оказывает влияние фактическое напряжение электрической сети и особенности конструкции данного ТЭНа. Все эти исходные данные вводятся в онлайн-калькулятор расчета мощности.

Основой всех расчетов служит формула, определяющая математические показатели мощности: P=0,0011m(tk-tн)/T, где:

  • Р – это мощность ТЭНа,
  • m – масса воды, подлежащей нагреву,
  • tk-tн – температура воды в начале и конце нагрева,
  • Т – время, необходимое для нагрева воды.

Калькулятор позволяет вычислить мощность нагревательного элемента без учета потерь тепла, различающихся в соответствии с конструкцией той или иной емкости. Кроме того на тепловые потери влияет температура окружающей среды и другие факторы.

Расчет мощности ТЭНа

Во время расчетов ТЭНа следует учитывать показатели фактического напряжения электрической сети, значительно отличающиеся от предполагаемого номинала. Например, пониженное напряжение может привести к снижению расчетной температуры рабочей поверхности ТЭНа. Поэтому времени для нагрева одного и того же объема воды потребуется значительно больше.

Во время расчетов в окне калькулятора «Объем нагреваемой воды» может быть вставлено значение массы этой воды с учетом ее удельного веса, составляющего 1 г/см3. Нередко холодная вода для нагрева поступает из городских систем водоснабжения. В этих случаях предусмотрена ее начальная температура, которая рекомендуется в летний период примерно 5-8 градусов, а в зимний период – 13-18 градусов. Конечный результат расчетной мощности Р в формуле подходит не только для одного ТЭНа, но и для нескольких элементов, соединенных параллельно.

Источник

Рекомендации по подбору ТЭНов для различных сред

Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Рассчитать можно по следующей формуле.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I — сила тока в амперах.

P — мощность в ваттах.

U — напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

R = U / I, где

R — сопротивление в Омах

U — напряжение в вольтах

I — сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U 2 / R где,

Принцип проверки сопротивления

Основой любого ТЭНа является нихромовая спираль – этот материал обладает высоким удельным сопротивлением. При прохождении через нее электрического тока она разогревается и передает тепловую энергию на металлический корпус. В «мокрых» конструкциях ТЭНа он непосредственно контактирует с водой или другой средой и передает тепло напрямую. В «сухих» моделях используется дополнительная оболочка, которая изолирует нагреватель от воды и предотвращает появление накипи.

Сопротивление ТЭНа рассчитывается в соответствии с его паспортной мощностью – она указывается в документах, также отметка присутствует на корпусе. С учетом известной мощности и напряжения рассчитывается сила тока в цепи. Она определяется по известной формуле: I=P/U с результатом в Амперах.

В соответствии с законом Ома, сопротивление рассчитывается по следующей формуле: R=U/I с результатом в Омах. К примеру, если для расчета используется ТЭН мощностью 2 кВт, который работает в бытовой сети с напряжением 220В, то если подставить эти значения в формулы, получится, что его сопротивление должно быть 24,2 Ом.

После расчетов для оценки работоспособности необходимо проверить ТЭН мультиметром. Тестер присутствует практически у каждого домашнего мастера и профессионального электрика – он позволяет определить соответствие показателей требуемым нормативам. Прибор отключается от электросети, после чего из него извлекается нагревательный элемент. Мультиметр нужно перевести в режим измерения сопротивления, после чего его щупы присоединяются к клеммам нагревательного элемента.

Читайте также:  Источники питания с ограничением тока нагрузки

Проверка позволяет получить следующие результаты:

  1. Если нагревательный элемент исправен, то сопротивление ТЭНа должно быть в итоге максимально приближено к расчетному.
  2. Если прибор не реагирует на прикосновение щупов к клеммам, то это говорит о произошедшем замыкании, поэтому нагревательный элемент придется менять.
  3. Если прибор показывает только одну единицу, то это говорит об обрыве нагревательной спирали. Значит, ТЭН поврежден и требует замены.

Расчет расхода отдельных видов топлива

Рассчитаем требуемое количество топлива для здания площадью 250 м2, с высотой потолков 3 м, то есть V=750 м3.

Для России отопительный сезон реально длится не менее 250 дней. За это время газовые котлы и котлы на жидком топливе работают примерно 6 часов в сутки, то есть всего 250×6=1500 ч.

Для этих котлов воспользуемся формулой (1), считаем, что γ=0,02 кВт·ч/м3.

Источник

Калькулятор расчета мощности трубчатого ТЭНа. Как определить мощность тэна по сопротивлению

Рад приветствовать тебя, дорогой читатель, в этой первой статье моего блога! Ее я посвятил самому основному закону, который должен хорошо понимать современный человек, работающий с электричеством.

Мой онлайн калькулятор закона Ома создан для участка цепи. Он значительно облегчает электротехнические расчеты в домашней проводке, подходит для цепей переменного и постоянного тока.

Им просто пользоваться: прочти правила ввода данных и работай!

  • Полезная информация для начинающего электрика
      Как использовать закон Ома на практике
  • Что такое участок цепи
  • Как использовать треугольник закона Ома
  • Шпаргалка электрика для новичков

    Правила работы на калькуляторе

    В быту нас интересуют, как правило, четыре взаимосвязанных характеристики электричества:

    1. напряжение;
    2. ток;
    3. сопротивление;
    4. или мощность.

    Если тебе известны две величины, входящие в закон Ома (U, R, I), то вводи их в соответствующие строки, а оставшийся параметр и мощность будут вычислены автоматически.

    Будь внимательным, чтобы не допустить ошибки.

    Все значения надо заполнять в одной размерности: амперы, вольты, омы, ватты без использования обозначений дольности или кратности.

    Осуществить переход к ним тебе поможет наглядная таблица.

    Как рассчитать мощность ТЭНа калькулятором онлайн

    Расчет мощности ТЭНа с помощью онлайн-калькулятора выполняется учетом объема бака самодельного водонагревателя. Кроме того, учитывается начальная и конечная (требуемая) температура воды, а также предполагаемое время нагрева. На точность результатов оказывает влияние фактическое напряжение электрической сети и особенности конструкции данного ТЭНа. Все эти исходные данные вводятся в онлайн-калькулятор расчета мощности.

    Основой всех расчетов служит формула, определяющая математические показатели мощности: P=0,0011m(tk-tн)/T, где:

    • Р — это мощность ТЭНа,
    • m — масса воды, подлежащей нагреву,
    • tk-tн — температура воды в начале и конце нагрева,
    • Т — время, необходимое для нагрева воды.

    Калькулятор позволяет вычислить мощность нагревательного элемента без учета потерь тепла, различающихся в соответствии с конструкцией той или иной емкости. Кроме того на тепловые потери влияет температура окружающей среды и другие факторы.

    Во время расчетов ТЭНа следует учитывать показатели фактического напряжения электрической сети, значительно отличающиеся от предполагаемого номинала. Например, пониженное напряжение может привести к снижению расчетной температуры рабочей поверхности ТЭНа. Поэтому времени для нагрева одного и того же объема воды потребуется значительно больше.

    Во время расчетов в окне калькулятора «Объем нагреваемой воды» может быть вставлено значение массы этой воды с учетом ее удельного веса, составляющего 1 г/см3. Нередко холодная вода для нагрева поступает из городских систем водоснабжения. В этих случаях предусмотрена ее начальная температура, которая рекомендуется в летний период примерно 5-8 градусов, а в зимний период — 13-18 градусов. Конечный результат расчетной мощности Р в формуле подходит не только для одного ТЭНа, но и для нескольких элементов, соединенных параллельно.

    Виртуальная Абхазия: Абхазский государственный музей

    Китайские имена мужские Где у китайцев имя где фамилия

    Значение пиктограммы. Пиктографическое письмо. Что такое пиктограмма в пиктографическом письме

    Значение пиктограммы. Пиктографическое письмо. Что такое пиктограмма в пиктографическом письме

    Простые примеры расчета

    Бытовая сеть переменного тока

    Пример №1. Проверка ТЭНа.

    В стиральную машину встроен трубчатый электронагреватель 1,25 кВт на 220 вольт. Требуется проверить его исправность замером сопротивления. По мощности рассчитываем ток и сопротивление.

    I = 1250 / 220 = 5,68 А; R = 220 / 5,68 = 38,7 Ом.

    Проверяем расчет сопротивления калькулятором по току и напряжению. Данные совпали. Можно приступать к электрическим замерам.

    Пример №2. Проверка сопротивления двигателя

    Допустим, что мы купили моющий пылесос на 1,6 киловатта для уборки помещений. Нас интересует ток его потребления и сопротивление электрического двигателя в рабочем состоянии. Считаем ток:

    Вводим в графы калькулятора напряжение 220 вольт и ток 7,3 ампера. Запускаем расчет. Автоматически получим данные:

    • сопротивление двигателя — 30,1 Ома;
    • мощность 1600 ватт.

    Цепи постоянного тока

    Рассчитаем сопротивление нити накала галогенной лампочки на 55 ватт, установленной в фаре автомобиля на 12 вольт.

    Вводим в калькулятор 12 вольт и 4,6 ампера. Он вычисляет:

    • сопротивление 2,6 ома.
    • мощность 5 ватт.

    Здесь обращаю внимание на то, что если замерить сопротивление в холодном состоянии мультиметром, то оно будет значительно ниже.

    Это свойство металлов позволяет создавать простые и относительно дешевые лампы накаливания без сложной пускорегулирующей аппаратуры, необходимой для светодиодных и люминесцентных светильников.

    Другими словами: изменение сопротивления вольфрама при нагреве до раскаленного состояния ограничивает возрастание тока через него. Но в холодном состоянии металла происходит бросок тока. От него нить может перегореть.

    Для продления ресурса работы подобных лампочек используют схему постепенной, плавной подачи напряжения от нуля до номинальной величины.

    В качестве простых, но надежных устройств для автомобиля часто используется релейная схема ограничения тока, работающая ступенчато.

    При включении выключателя SA сопротивление резистора R ограничивает бросок тока через холодную нить накала. Когда же она разогреется, то за счет изменения падения напряжения на лампе HL1 электромагнит с обмоткой реле KL1 поставит свой контакт на удержание.

    Он зашунтирует резистор, чем выведет его из работы. Через нить накала станет протекать номинальный ток схемы.

    Общие данные, необходимые для вычислений

    Чем мощнее электрообогреватель, тем быстрее он подогревает заданное количество воды. Поэтому приборы по этому параметру подбирается в соответствии с задачами, необходимым объёмом и допустимым временем ожидания. Так, например, нагрев до 60°С 15 литров с нагревателем в 1,5 кВт займёт около полутора часов. Однако для больших объёмов (например, для наполнения 100-литровой ванны) при разумном времени ожидания (до 3 часов) для доведения жидкости до комфортной температуры понадобится устройство на 3 кВт мощнее.

    Для полноценного вычисления расчётной мощности необходимо учесть ряд параметров:

    Полезная информация для начинающего электрика

    Как использовать закон Ома на практике

    Почти два столетия назад в далеком 1827 году своими экспериментами Георг Ом выявил закономерность между основными характеристиками электричества.

    Читайте также:  Как высчитать ток ампер

    Он изучил и опубликовал влияние сопротивления участка цепи на величину тока, возникающего под действием напряжения. Ее удобно представлять наглядной картинкой.

    Любую работу всегда создает трудяга электрический ток. Он вращает ротор электрического двигателя, вызывает свечение электрической лампочки, сваривает или режет металлы, выполняет другие действия.

    Поэтому ему необходимо создать оптимальные условия: величина электрического тока должна поддерживаться на номинальном уровне. Она зависит от:

    1. значения приложенного к цепи напряжения;
    2. сопротивления среды, по которой движется ток.

    Здесь напряжение, как разность потенциалов приложенной энергии, является той силой, которая создает электрический ток.

    Если напряжения не будет, то никакой полезной работы от подключённой электрической схемы не произойдёт из-за отсутствия тока. Эта ситуация часто встречается при обрыве, обломе или отгорании питающего провода.

    Сопротивление же решает обратную для напряжения задачу. При очень большой величине оно так ограничивает ток, что он не способен совершить никакой работы. Этот режим применяется у хороших диэлектриков.

    Вычисления для бассейнов

    Расчет нагрева воды в бассейне складывается из вычисления параметров электронагревателя и объёма, который необходимо подогреть. В таблице указано приблизительное время в часах, за которое температура поднимается с 10 °С до 28 °С. При этом существенную роль в конечных вычислениях играет площадь водяного «зеркала», температура окружающей среды, степень открытости/ закрытости места расположения бассейна.

    Ниже приведены формулы для расчёта мощности ТЭН для различных тепловых процессов

    1. Количество теплоты необходимой для нагрева

    Q н = m*C*(T 1 -T 0), [Дж] (1)

    где m — масса нагреваемого тела, [кг]; C — удельная теплоёмкость, [ Дж/кг/К] T 1 ,T 0 — конечная и начальная температуры нагрева, [К]

    2. Количество теплоты необходимой для плавления твёрдого тела

    где λ — удельная теплота плавления, [ Дж/кг]; m — масса тела, [кг]

    3. Количество теплоты необходимой для превращения жидкости в пар

    Q кип = r*m, [ Дж] (3)

    где r — удельная теплота парообразования, [ Дж/кг]; m — масса тела, [кг]

    Любой технологический тепловой процесс сопровождается потерями, мощность которых можно учесть по формуле:

    P пот = P уд *S, [Дж] (4)

    где P уд — удельные потери с единицы площади, [ Вт/м 2 ]; S — площадь поверхности потерь, [м 2 ]

    Таким образом необходимую суммарную мощность нагревателей можно рассчитать по формуле:

    P = k*(Q/t + P пот), [Вт] (5)

    где k — коэффициент учитывающий запас мощности (можно принять k=1.2-1.3); Q — суммарное количество теплоты для обеспечения теплового процесса, [Дж]; t — время теплового процесса, [с] P пот — суммарная мощность потерь, [Вт]

    Пример 1. Необходимая мощность для нагрева пресс-формы

    Стальная пресс-форма с размерами 254*203* 100 мм используется для изготовления полиэтиленовых деталей. Каждый час, 2.5 кг полиэтилена помещается в пресс-форму. Пресс-форма расположена между двумя плитами из нержавеющей стали размерами 380*305*38 мм., которые изолированы от прессового механизма теплоизоляцией толщиной 12.5 мм. Рабочая температура пресс-формы 205 °С. Необходимо обеспечить достижение этой температуры за 1 час при температуре окружающей среды 21 °С.

    Находимое количество тепла
    1.1 Количество тепла для нагрева пресс-формы

    Q 1 =m 1 *C 1 *(T 1 -T 0)=80.4*0.46*(205-21)=6800кДж , где масса пресс-формы m 1 =2*254*203*100*2*7.8*10-6=80.4кг, удельная теплоёмкость стали C 1 =0.46кДж/кг/К, начальная T 0 = 21 °С и конечная T 1 =205 °С температуры нагрева.

    1.2 Количество тепла для нагрева плит

    Q 2 =m 2 *C 2 *(T 1 -T 0)=68.7*0.47*(205-21)=5940кДж, где масса пластин m 2 =380*305*38*2*7.8*10-6=68.7кг , удельная теплоёмкость нерж.стали C 2 =0.47кДж/кг/К

    1.3 Количество тепла для нагрева полиэтилена

    Q 3 = m 3 *C 3 *(T 1 -T 0)=2.5*2.3*(205-21)=1060кДж, где масса полиэтилена m 3 =2.5кг, удельная теплоёмкость полиэтилена C 3 =2.3Дж/кг/К

    1.4 Мощность необходимая для нагрева

    P н =k*(Q 1 +Q 2 +Q 3)/t =1.2*(6800+5940+1060)/3600=4.6кВт=4600Вт, где k=1.2 — коэффициент учитывающий запас мощности t=3600c — время нагрева.

    2.1 Потери на пресс-форме с вертикальных поверхностей

    P 1в =S 1в *P уд.в =.182*3800=690Вт где S 1в =(254*100+203*100)*4=182800мм 2 =.182м 2 — площадь вертикальных поверхностей пресс-формы

    2.2 Потери на плитах с вертикальных поверхностей

    P 2в =S 2в * P уд.в =.104*3800=395Вт где S 2в =(38*380+38*305)*4=104120мм 2 =.104м 2 — площадь вертикальных поверхностей плит P уд.в =3800Вт/м 2 — удельные потери с вертикальной стальной поверхности при температуре 205 °С (по рис. 1)

    2.3 Потери на плитах с неизолированных горизонтальных поверхностей

    P 2г =S 2г *P уд.г =0.129*2700=350Вт где S 2г =(380*305-254*203)*2=128676мм 2 =129м 2 P уд.г =2700Вт/м 2 — удельные потери с горизонтальной неизолированной стальной поверхности при температуре 205 °С (по рис. 1)

    2.4 Потери на плитах с изолированных горизонтальных поверхностей

    P 2ги =S 2ги *P уд.ги =0.232*1100=255Вт где S 2ги =380*305*2=231800мм 2 =.232м 2 — площадь неизолированных горизонтальных поверхностей плит P уд.ги =1100Вт/м2 — удельные потери с горизонтальной изолированной стальной поверхности при температуре 205 °С (по рис. 4)

    P пот =k*(P 1в +P 2в +P 2г + P 2ги)=1.2*(690+395+350+255)=2030Вт k=1.2 — коэффициент учитывающий запас мощности

    P=P н +P пот =4600+2030=6630Вт.

    При выборе нагревателей необходимо учитывать, что суммарная мощность всех нагревателей должна быть не менее рассчитанной. При этом, удельная поверхностная мощность нагревателя не должна превосходить предельно допустимую.

    Пример 2. Плавление парафина

    Неизолированная стальная ёмкость без крышки имеет размеры 455*610*455 мм и весит 63.5 кг. В этой ёмкости находится 76 кг парафина, который необходимо нагреть до 65 °С за 2.5 часа. Температура окружающей среды 22 °С.

    Находимое количество тепла
    1.1 Количество тепла для нагрева ёмкости

    Q 1 =m 1 *C 1 *(T 1 -T 0)=63.5*0.46*(65-22)=1260кДж, где масса ёмкости m 1 =63.5 кг, удельная теплоёмкость стали по C 1 =0.46 кДж/кг/К, начальная T 0 =22 °С и конечная T 1 = 65 °С температуры нагрева.

    1.2 Количество тепла для нагрева парафина до температуры плавления

    Q 2 =m 2 *C 2 *(T 2 -T 0)=76*2.89*(54-22)=7028кДж,

    температура плавления парафина T 2 =54 °С, удельная теплоёмкость твёрдого парафина C 2 =2.89кДж/кг/К

    1.3 Количество тепла для нагрева расплавленного парафина до конечной температуры

    Q 3 = m 2 *C 3 *(T 1 -T 0)=76*2.93*(65-54)=2450кДж, где масса парафина m 2 =76кг, удельная теплоёмкость жидкого парафина C 2 =2.93кДж/кг/К

    1.4 Количество тепла для плавления парафина

    Q 4 = m 2 *λ=76*147 =11205 кДж, где масса парафина m 2 =76 кг, удельная теплота плавления парафина λ=147 Дж/кг

    1.5 Мощность необходимая для нагрева

    P н =k*(Q 1 +Q 2 +Q 3 +Q 3)/t=1.2*(1260+7028+2450+11205)/9000=2.95кВт=2950Вт, где k=1.2 — коэффициент учитывающий запас мощности, t=2.5*3600=9000c — время нагрева.

    Потери тепла при рабочей температуре
    2.1 Потери с поверхности парафина

    P п =S п *P удп =0.28*750=210Вт, где S п =455*610=277550 мм 2 =.28м 2 — площадь поверхности парафина, P уд.п =750 Вт/м 2 — удельные потери с поверхности парафина (по рис. 5)

    2.2 Потери с поверхности стальной ёмкости

    P ё = S ё *P уд.ё =1.247*590Вт=740Вт, где S ё =(455+610)*2*455+455*610=1246700мм 2 =1.247м 2 — площадь поверхности стальной ёмкости P уд.в =590Вт/м 2 — удельные потери с поверхности стальной ёмкости при температуре 65 °С (по рис. 1)

    2.5 Суммарные потери при рабочей температуре

    P пот =k*(P п +P ё)=1.2*(210+740)=1140Вт

    Необходимая суммарная мощность

    P=P н +P пот =2950+1140=4090Вт.

    При выборе нагревателей необходимо учитывать, что суммарная мощность всех нагревателей должна быть не менее рассчитанной. При этом, удельная поверхностная мощность нагревателя не должна превосходить предельно допустимую 2.5Вт/см 2

    Читайте также:  Ток при параллельном соединении формула ветви

    Современные производители в широком ассортименте выпускают электрические водонагреватели, используемые в квартирах и частных домах. Однако нередко возникает необходимость оборудовать на даче или в летнем домике систему нагрева воды с использованием самодельных устройств. В связи с этим приходится выполнять расчет мощности ТЭНа, чтобы , сделанные своими руками, работали максимально эффективно.

    Количество электроэнергии кВт·ч и стоимость нагрева воды.

    Калькулятор высчитает время нагрева воды в накопительных водонагревателях в зависимости от ёмкости бака, мощности ТЭНов, температуры нагрева и температуры входящей воды.

    Вы можете указать КПД накопительного водонагревателя (обычно 95-99%).

    Калькулятор взят с сайта: https://nagrev24.ru/voda

    Электроэнергия преобразуется в тепло и КПД зависит от материала нагревательного элемента (от потерь электроэнергии в нем и от теплопроводности), от площади соприкосновения элемента с водой, переходных сопротивлениях контактов и потерь в шнуре электропитания. На каждом этапе теряется некоторая часть энергии. В зависимости от типа прибора, КПД находится в пределах 95-99%.

    Чем эффективнее теплоизоляционные свойства материала, отделяющего внутренний бак от окружающей среды, и толще его слой, тем экономичнее водонагреватель. Современные бойлеры гарантируют снижение температуры воды не более 0,25 — 0,5 градуса в час и расход электроэнергии менее 1 кВт/ч в сутки в дежурном режиме.

    Наиболее оптимальным температурным режимом работы водонагревателя 55-60°С. Это снижает электропотребление на поддержания температуры горячей воды, уменьшает образование накипи, обеспечивает более щадящий режим для внутреннего бака.

    Источник

    

    Расчет мощности ТЭНов

    Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

    Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

    1. 625 Вт
    2. 933 Вт
    3. 1,25 кВт
    4. 1,6 кВт
    5. 1,8 кВт
    6. 2,5 кВт

    Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

    Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

    Рассчитать можно по следующей формуле.

    Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

    Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

    Записывается она так: I = P / U.

    Где I — сила тока в амперах.

    P — мощность в ваттах.

    U — напряжение в вольтах.

    При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

    1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

    I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

    Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

    R = U / I, где

    R — сопротивление в Омах

    U — напряжение в вольтах

    I — сила тока в амперах

    Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

    R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

    Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

    Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

    Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

    P = U 2 / R где,

    P — мощность в ваттах

    U 2 — напряжение в квадрате, в вольтах

    R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

    P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

    Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.

    Таблица 1.1. Значения для последовательного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

    Кол-во ТЭН Мощность (Вт) Сопротивление (Ом) Сила тока (А)
    1 1250 38,8 5,7
    2 625 77,5 2,8
    3 416 116,2 1,9
    4 312 154,9 1,4
    5 250 193,6 1,1
    6 208 232,4 0,9
    7 178 271 0,8
    8 156 309,8 0,7

    Таблица 1.2. Значения для параллельного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

    Кол-во ТЭН Мощность (Вт) Сопротивление (Ом) Сила тока (А)
    2 2500 19,4 11,4
    3 3750 12,9 17
    4 5000 9,7 22,7
    5 6250 7,7 28,4
    6 7500 6,5 34
    7 8750 5,5 39,8
    8 10000 4,8 45,5

    Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

    Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.

    19 авг. 07 27 апр. 21, 11:35

    Рейтинг Поделиться ссылкой

    Вы можете изменять любую статью на сайте, более того, ваше участие всячески приветствуется! Делитесь своими знания и опытом.

    Источник