Теплотоки по проводам определяются по формуле:

Q2 = п AW а S П X, Вт,

где п - количество проводов, шт; S - сечение провода, м; П - периметр провода, м;

X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м град).

Q2 = 20.91,5 V2,2 0,1471 0,422 390 10 = 0,73 Вт.

Суммарные теплотоки

X Q = Qi + Q2 = 17,27 + 0,73 = 18 Вт.

Определяется ток длина проволоки нагревателя при заданном напряжении U = 30 В и диаметре нихромовой проволоки d = 0,4 мм. Ток в одном нагревателе

I = jS, А,

где j - допустимая плотность тока, j = 13 А/мм;

S - сечение проволоки, мм; S = 71-0,4 / 4 = 0,125 мм

I = 13.0,125 = 1,63 А.

Сопротивление нихромовой проволоки

R = и /I = 30 / 1,63 = 18,4 Ом.

Длина проволоки для одного нагревателя

где р - удельное электрическое сопротивление проволоки; р = 1,1 OmMmVm.

Длина пяти нагревателей

L = 5 1 = 5-2,1 = 10,5 м.

Мопцность одного нагревателя

W = и I = 30-1,63 = 48,9 Вт.

Суммарная мош;ность пяти нагревателей

] W = 5W = 5 48,9 = 244,5 Вт.

В режиме статирования работают два нагревателя, мощность которых

WcT = 2 48,9 = 97,8 Вт. Общее сопротивление пяти нагревателей

Кобщ = R / п = 18,4 / 5 = 3,68 Ом. Общий ток в пяти нагревателях

I = и / Кобщ = 30 / 3,68 = 8,15 А.

Время выхода в режим определяется зависимостью:

] Gi с At

~ Xw-3,6

где Gi - масса отдельных деталей термокамеры, кг;

с - теплоемкость деталей тормокамеры, кДж/кг град; At - температурный напор между окружающей средой и деталями термокамеры, град.

В табл. 5.24 приведены данные для определения количества теплоты, необходимой для изменения температуры деталей конструкции на заданное значение At.

Таблица 5.24. Параметры материалов термокамеры и данные по количеству теплоты

Считаем, что неучтенные дополнительные потери теплоты могут составить ориентировочно 30%. В этом случае суммарное количество теплоты с учетом дополнительных потерь

Qi = 1,3(34 + 2,12 + 6,48 + 28,8) = 92,8 кДж.

Время выхода в режим

т = 92,8 / (244,5 3,6) = 0,1 часа.

Определяется разность температур между температурой статирования и нагревателем. Коэффициент теплоотдачи от проволоки находим по формуле:

2л LX Вт

ln(l/7ir) sh (2rtd/b) град

где X, - теплопроводность изоляции, Вт/(м град); для асбеста X = 0,11 ВтДмтрад); Ь - толщина изоляции, м.

2л 10,5 0,11 о . г, ,

1 = -:-/ ч = 3,1 Вт/град.

0,0014

7t 0,0003

(2л 0,0006

0,0014

Перегрев проволоки относительно термостатируемого объема

-=¥=- --

Температура tnp проволоки равна

tnp = tcT-At = 80-1- 78,9 = 158,9 °С.

Допустимая рабочая температура проволоки 1000 °С, что существенно выше рабочей температуры.

Определяем перегрев Atn от выделяемой нагрузкой теплоты Qh = = 2,2 Вт по формуле:

AtH = град,

S *

где 4 - коэффициент теплоотдачи,

= -1-вт/(м град);

-+ 8из/Х.из +-

aiH аг - коэффициенты теплоотдачи внутри и снаружи термокамеры соответственно; ai = 10 Вт/(м град); аг = 5 Вт/(м град);

биз и из - толщина и теплопроводность изоляции (пенопласта); 5из = 2 10 м; Яз = 0,055 Вт/(м град);