Lựa chọn đường kính thanh dẫn-ra và định mức công suất được chỉ định của bộ phận làm nóng

Công suất của bộ phận làm nóng bằng điện thường được xác định bởi nhiệt độ và thời gian làm nóng của hệ thống sưởi. Do đó, sau khi xác định được công suất và điện áp, vật liệu và đường kính của thanh dẫn-phải đáp ứng các yêu cầu thiết kế. Dưới đây là danh sách dữ liệu liên quan về vật liệu dùng làm thanh dẫn-.

Vì bộ phận làm nóng thường được bịt kín bằng silicone RTV sau khi xử lý, với khả năng chịu nhiệt độ khoảng 250 độ, nên nhiệt độ hoạt động tối đa của thanh dẫn-được chọn phải nhỏ hơn hoặc bằng 250 độ (khả năng chịu nhiệt độ tối đa của silicone RTV). Yêu cầu này có thể được đảm bảo như thế nào?

Hãy minh họa điều này bằng một ví dụ ứng dụng: Hãy xem xét một bộ phận làm nóng điện 220V 4000W có thanh dẫn bằng thép không gỉ -có đường kính ngoài Φ2,6×75mm. Việc lựa chọn kích thước này có chính xác và hợp lý không? Chúng ta chỉ có thể xác định tính đúng đắn và hợp lý của nó thông qua tính toán.

Lời giải: Lấy một thanh chì Φ2,6, có chiều dài 75 mm, tương đương 0,075 mét.

① Dòng điện chạy qua thanh chì là:

I=P/U=4000/220 ≈ 18,18 Ampe

② Tính giá trị điện trở cho chiều dài 75 mm và đường kính ngoài Φ2,6 mm:

Bởi vì R=ρ.L/S=0.7 × 0,075/3,142 × 1,32 ≈ 0,01 Ohm

③ Công suất P được tạo ra khi dòng điện 18,18 Ampe chạy qua thanh chì 75 mm là:

P=I²R=18.18² × 0,01 ≈ 3,31 W (tức là công suất được tạo ra bởi thanh chì 75 mm là 3,31 W)

④ Tại đường kính 75 mm, tải trọng bề mặt tương ứng với dây dẫn Φ2,6-trong thanh là q_rod.

q_rod=P/S=3.31/3,142 × 0,26 × 7,5 ≈ 0,54 W/cm²

⑤ Khi dòng điện 18,18 ampe chạy qua dây dẫn bằng thép không gỉ Φ2,6-trong thanh, tổng công suất tạo ra là 3,13 W và tải bề mặt tương ứng của thanh là 0,54 W/cm². Dựa trên mối quan hệ giữa tải trọng bề mặt và nhiệt độ tương ứng của bề mặt ống, nhiệt độ bề mặt của thanh chì -bằng thép không gỉ này có thể được tính là khoảng 200–220 độ.

Kết luận: Khi đường kính của dây dẫn-trong thanh của bộ phận làm nóng này là Φ2,6 và dòng điện chạy qua nó là 18,18 ampe thì nhiệt độ của dây dẫn-trong thanh dẫn nhiệt là khoảng 200–220 độ, thấp hơn khả năng chịu nhiệt độ thông thường của cao su silicon (250 độ), do đó đáp ứng được yêu cầu thiết kế. Nếu nhiệt độ vượt quá khả năng chịu nhiệt độ bình thường của cao su silicon (250 độ), cao su silicon dễ bị lão hóa dần dần và nứt ở đầu-ở nhiệt độ thanh, dẫn đến giảm hiệu suất cách điện và điện. Vượt quá khả năng chịu nhiệt độ bình thường cũng có thể gây ra hiện tượng cacbon hóa silicone, dẫn đến giảm khả năng cách nhiệt của bộ phận làm nóng và thậm chí bị đứt giữa thanh chì và vỏ ngoài do cacbon hóa silicone.

Để giải quyết tình trạng trên, nếu nhiệt độ vượt quá 250 độ, có thể thực hiện những cải tiến sau:

① Tùy thuộc vào đường kính ngoài của bộ phận làm nóng, nếu Φ Lớn hơn hoặc bằng 10 mm thì đường kính ngoài hoặc chiều dài của thanh chì có thể tăng lên một cách thích hợp. Việc sửa đổi này làm giảm điện trở trên một đơn vị chiều dài và giảm tải trọng lên bề mặt thanh chì. Mặc dù dòng điện 18,18 amps vẫn chạy qua thanh chì nhưng nhiệt độ bề mặt sẽ giảm xuống mức nhiệt độ mà silicone có thể chịu được hoặc thậm chí thấp hơn.

② Nếu đường kính ống Φ Nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm và dòng điện vẫn là 18,18 ampe thì vật liệu thanh chì có thể được kéo dài hoặc thay đổi một cách thích hợp, chẳng hạn như sử dụng thanh chì niken nguyên chất. Cần lưu ý rằng mặc dù điện trở suất của thanh chì sắt thấp hơn so với thép không gỉ nhưng không nên sử dụng vì thanh chì sắt dễ bị oxy hóa, độ bền thấp và khả năng chống tiếp xúc cao, điều này là không mong muốn.