حرارتی عنصر کا حساب کتاب

حرارتی عنصر کے تار کے اہم پیرامیٹرز میں سے ایک کا تعین کرنے کے لیے — قطر d, m (mm)، حساب کے دو طریقے استعمال کیے جاتے ہیں: قابل اجازت سطح کی طاقت PF کے مطابق اور موجودہ بوجھ کی میز کا استعمال۔

قابل اجازت مخصوص سطح کی طاقت PF = P⁄F،

جہاں P تار ہیٹر کی طاقت ہے، W؛

F = π ∙ d ∙ l — ہیٹر ایریا، m2؛ l — تار کی لمبائی، m۔

پہلے طریقہ کے مطابق

جہاں ρd — اصل درجہ حرارت پر تار کے مواد کی برقی مزاحمت، Ohm • m؛ U ہیٹر وائر وولٹیج ہے، V؛ PF - مختلف ہیٹرز کے لیے مخصوص سطح کی طاقت کی قابل اجازت اقدار:

دوسرا طریقہ تجرباتی اعداد و شمار سے مرتب کردہ موجودہ بوجھ (ٹیبل 1 دیکھیں) کا استعمال کرتا ہے۔ اشارہ شدہ جدول کو استعمال کرنے کے لیے، تناسب کے لحاظ سے کنڈکٹر Td کے اصل (یا قابل اجازت) درجہ حرارت سے متعلق حسابی حرارتی درجہ حرارت Tp کا تعین کرنا ضروری ہے:

Tr = کلومیٹر ∙ Ks ∙ Td،

جہاں کلومیٹر تنصیب کا عنصر ہے، اس کی تعمیر کی وجہ سے ہیٹر کی ٹھنڈک کے حالات کے بگاڑ کو مدنظر رکھتے ہوئے؛ Kc ایک محیطی عنصر ہے، جو کہ سٹیشنری ہوا کے ماحول کے مقابلے ہیٹر کو ٹھنڈا کرنے کے حالات میں بہتری پر غور کرتا ہے۔

سرپل میں بٹی ہوئی تار سے بنے حرارتی عنصر کے لیے، کلومیٹر = 0.8 … 0.9؛ اسی طرح، سیرامک ​​بیس کلومیٹر = 0.6 ... 0.7 کے ساتھ؛ حرارتی پلیٹوں کے تار اور کچھ حرارتی عناصر کے لیے کلومیٹر = 0.5 ... 0.6؛ برقی فرش، مٹی اور حرارتی عناصر سے کنڈکٹر کے لیے کلومیٹر = 0.3 ... 0.4۔ کلومیٹر کی ایک چھوٹی قدر چھوٹے قطر کے ہیٹر کے مساوی ہے، ایک بڑی قدر بڑے قطر کے ساتھ۔

جب فری کنویکشن کے علاوہ دیگر حالات میں کام کرتے ہیں تو، Kc = 1.3 … 2.0 ہوا کی ندی میں عناصر کو گرم کرنے کے لیے لیا جاتا ہے۔ ساکن پانی میں عناصر کے لیے Kc = 2.5؛ پانی کے بہاؤ میں — Kc = 3.0 … 3.5۔

اگر مستقبل کے (ڈیزائن کردہ) ہیٹر کا وولٹیج Uph اور پاور Pf سیٹ ہے، تو اس کا موجودہ (فی مرحلہ)

Iph = Pph⁄Uph

جدول 1 کے مطابق اس کی حرارت کے ضروری حسابی درجہ حرارت کے لیے ہیٹر کے کرنٹ کی حسابی قدر کے مطابق، نکروم تار d کا مطلوبہ قطر پایا جاتا ہے اور ہیٹر کی تیاری کے لیے تار کی مطلوبہ لمبائی، m شمار کیا جاتا ہے:

جہاں d منتخب تار کا قطر ہے، m؛ ρd اصل حرارتی درجہ حرارت پر موصل کی مخصوص برقی مزاحمت ہے، Ohm • m،

ρd = ρ20 ∙ [1 + αp ∙ (Td-20)]،

جہاں αр — مزاحمت کا درجہ حرارت گتانک، 1/OS۔

نیکروم سرپل کے پیرامیٹرز کا تعین کرنے کے لیے، موڑ کا اوسط قطر لیں D = (6 … 10) ∙ d، سرپل کی پچ h = (2 … 4) ∙ d،

موڑ کی تعداد

ہیلکس لمبائی lsp = h ∙ n.

حرارتی عناصر کا حساب لگاتے وقت، یہ یاد رکھنا چاہیے کہ حرارتی عنصر کو دبانے کے بعد سرپل تار کی مزاحمت

جہاں k (y.s) ایک عدد ہے جو سرپل کی مزاحمت میں کمی کو مدنظر رکھتا ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار کے مطابق، k(s) = 1.25۔ اس بات کو بھی مدنظر رکھنا چاہیے کہ سرپل تار کی مخصوص سطح کی طاقت نلی نما حرارتی عنصر کی مخصوص سطحی طاقت سے 3.5 ... 5 گنا زیادہ ہے۔

حرارتی عنصر کے عملی حساب میں، پہلے اس کی سطح کے درجہ حرارت کا تعین کریں Tp = To + P ∙ Rt1،

جہاں یہ محیطی درجہ حرارت ہے، ° C؛ P حرارتی عنصر کی طاقت ہے، W؛ RT1 — پائپ پر تھرمل مزاحمت — درمیانے درجے کا انٹرفیس، OC/W.

پھر سمیٹنے کے درجہ حرارت کا تعین کیا جاتا ہے: Tsp = To + P ∙ (Rt1 + Rt2 + Rt3)،

جہاں Rt2 پائپ کی دیوار کی تھرمل مزاحمت ہے، OC/W؛ RT3 - فلر کی تھرمل مزاحمت، OC/W؛ Rp1 = 1⁄ (α ∙ F)، جہاں α حرارت کی منتقلی کا گتانک ہے، W/(m^2 • ОС); F - ہیٹر کا علاقہ، m2؛ Rt2 = δ⁄ (λ ∙ F)، جہاں δ دیوار کی موٹائی ہے، m؛ λ — دیوار کی تھرمل چالکتا، W/(m • ОС)۔

حرارتی عناصر کے آلے کے بارے میں مزید معلومات کے لیے، یہاں دیکھیں: حرارتی عناصر۔ آلہ، انتخاب، آپریشن، حرارتی عناصر کا کنکشن

جدول 1۔ موجودہ بوجھ کا جدول

مثال 1. قابل اجازت مخصوص سطح کی طاقت PF کے مطابق ایک تار کے سرپل کی شکل میں الیکٹرک ہیٹر کا حساب لگائیں۔

حالت.ہیٹر پاور P = 3.5 کلو واٹ؛ سپلائی وولٹیج U = 220 V؛ تار کا مواد — نکروم Х20Н80 (20% کرومیم اور 80% نکل کا مرکب)، اس لیے تار کی مخصوص برقی مزاحمت ρ20 = 1.1 ∙ 10 ^ ( — 6) Ohm • m; مزاحمت کا درجہ حرارت کا گتانک αр = 16 ∙ 10 ^ (- 6) 1 /ОС؛ سرپل کھلا ہوا ہے، دھاتی شکل میں، سرپل کا کام کرنے کا درجہ حرارت Tsp = 400 OC، PF= 12 ∙ 10^4 W/m2 ہے۔ ڈی، ایل پی، ڈی، ایچ، این، ایل پی کا تعین کریں۔

جواب دیں۔ کنڈلی کی مزاحمت: R = U ^ 2⁄P = 220 ^ 2⁄3500 = 13.8 اوہم۔

Tsp = 400 OS پر مخصوص برقی مزاحمت

ρ400 = 1.1 ∙ 10 ^ (- 6) ∙ [1 + 16 ∙ 10 ^ (- 6) ∙ (400-20)] = 1.11 ∙ 10 ^ (- 6) اوہم • ایم۔

تار کا قطر تلاش کریں:

اظہار R = (ρ ∙ l) ⁄S سے ہمیں l⁄d ^ 2 = (π ∙ R) ⁄ (4 ∙ ρ) ملتا ہے، جہاں سے تار کی لمبائی ہوتی ہے۔

سرپل موڑ کا اوسط قطر D = 10 ∙ d = 10 ∙ 0.001 = 0.01 m = 10 mm ہے۔ سرپل پچ h = 3 ∙ d = 3 ∙ 1 = 3 ملی میٹر۔

سرپل کے موڑ کی تعداد

ہیلکس کی لمبائی lsp = h ∙ n = 0.003 ∙ 311 = 0.933 m = 93.3 سینٹی میٹر ہے۔

مثال 2۔ موجودہ بوجھ کے جدول کا استعمال کرتے ہوئے تار کے قطر d کا تعین کرتے وقت تار مزاحمتی ہیٹر کا ساختی حساب لگائیں (ٹیبل 1 دیکھیں)۔

حالت. وائر ہیٹر پاور P = 3146 W؛ سپلائی وولٹیج U = 220 V؛ تار کا مواد — نکروم Х20Н80 ρ20 = 1.1 ∙ 10 ^ ( — 6) Ohm • m; αp = 16 ∙ 10 ^ (- 6) 1 / ℃; ہوا کے دھارے میں واقع کھلا ہیلکس (Km = 0.85، Kc = 2.0)؛ کنڈکٹر کا قابل اجازت آپریٹنگ درجہ حرارت Td = 470 ОС.

قطر d اور تار lp کی لمبائی کا تعین کریں۔

جواب دیں۔

Tr = Km ∙ Ks ∙ Td = 0.85 ∙ 2 ∙ 470 OS = 800 OS۔

ڈیزائن ہیٹر کرنٹ I = P⁄U = 3146⁄220 = 14.3 A۔

موجودہ بوجھ کے جدول کے مطابق (ٹیبل 1 دیکھیں) Tр = 800 ОС اور I = 14.3 A پر، ہم تار کا قطر اور کراس سیکشن d = 1.0 mm اور S = 0.785 mm2 تلاش کرتے ہیں۔

تار کی لمبائی lp = (R ∙ S) ⁄ρ800،

جہاں R = U ^ 2⁄P = 220 ^ 2⁄3146 = 15.3 اوہم، ρ800 = 1.1 ∙ 10 ^ (- 6) ∙ [1 + 16 ∙ 10 ^ (- 6) ∙ (800-10) ∙ (800 = 1) 10 ^ (- 6) Ohm • m, lp = 15.3 ∙ 0.785 ∙ 10 ^ (- 6) ⁄ (1.11 ∙ 10 ^ (- 6)) = 10.9 میٹر۔

اس کے علاوہ، اگر ضروری ہو تو، پہلی مثال کی طرح، D، h، n، lsp کی تعریف کی جا سکتی ہے۔

مثال 3۔ نلی نما الیکٹرک ہیٹر (TEN) کے قابل اجازت وولٹیج کا تعین کریں۔

حالت... حرارتی عنصر کی کوائل نیکروم تار سے بنی ہے جس کا قطر d = 0.28 ملی میٹر اور لمبائی l = 4.7 میٹر ہے۔ حرارتی عنصر 20 ° C کے درجہ حرارت کے ساتھ مستحکم ہوا میں ہے۔ نیکروم کی خصوصیات: ρ20 = 1.1 ∙ 10 ^ (- 6) Ohm • m; αр = 16 ∙ 10 ^ (- 6) 1 / ° C. حرارتی عنصر کی رہائش کے فعال حصے کی لمبائی La = 40 سینٹی میٹر ہے۔

حرارتی عنصر ہموار ہے، بیرونی قطر ڈوب = 16 ملی میٹر۔ حرارت کی منتقلی کا گتانک α = 40 W / (m^2 ∙ ° C)۔ تھرمل مزاحمت: فلر RT3 = 0.3 ОС/W، رہائش کی دیواریں Rт2 = 0.002 ОС/W.

اس بات کا تعین کریں کہ حرارتی عنصر پر زیادہ سے زیادہ وولٹیج کا کیا اطلاق کیا جا سکتا ہے تاکہ اس کے کوائل کا درجہ حرارت Tsp 1000 ℃ سے زیادہ نہ ہو۔

جواب دیں۔ حرارتی عنصر کے حرارتی عنصر کا درجہ حرارت

Tsp = To + P ∙ (Rt1 + Rt2 + Rt3)،

جہاں یہ محیط ہوا کا درجہ حرارت ہے؛ P حرارتی عنصر کی طاقت ہے، W؛ RT1 - پائپ میڈیم انٹرفیس کی تھرمل مزاحمت سے رابطہ کریں۔

حرارتی عنصر کی طاقت P = U^2⁄R،

جہاں R ہیٹنگ کوائل کی مزاحمت ہے۔لہذا، ہم Tsp-To = U^2 / R ∙ (Rt1 + Rt2 + Rt3) لکھ سکتے ہیں، جہاں سے حرارتی عنصر پر وولٹیج

U = √ ((R ∙ (Tsp-To)) / (Rt1 + Rt2 + Rt3))۔

R = ρ ∙ (4 ∙ l) ⁄ (π ∙ d ^ 2) تلاش کریں،

جہاں ρ1000 = ρ20 ∙ [1 + αp ∙ (T-20)] = 1.1 ∙ 10 ^ (- 6) ∙ [1 + 16 ∙ 10 ^ (- 6) ∙ (1000-20)] = 1.120 — 6) اوہم • ایم۔

پھر R = 1.12 ∙ 10 ^ (- 6) ∙ (4 ∙ 4.7) ⁄ (3.14 ∙ (0.28 ∙ 10 ^ (- 3)) ^ 2) = 85.5 اوہم۔

رابطہ کریں تھرمل مزاحمت RT1 = 1⁄ (α ∙ F)،

جہاں F حرارتی عنصر کے خول کے فعال حصے کا رقبہ ہے۔ F = π ∙ dob ∙ La = 3.14 ∙ 0.016 ∙ 0.4 = 0.02 m2۔

Rt1 = 1⁄ (40 ∙ 0.02 = 1.25) OC/W تلاش کریں۔

حرارتی عنصر U = √ (85.5 ∙ (1000-20)) / (1.25 + 0.002 + 0.3)) = 232.4 V کے وولٹیج کا تعین کریں۔

اگر حرارتی عنصر پر اشارہ کردہ برائے نام وولٹیج 220 V ہے، تو Tsp = 1000 OS پر اوور وولٹیج 5.6% ∙ Un ہوگا۔