Как рассчитать мощность ТЭНа для нагрева воды - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Как рассчитать мощность ТЭНа для нагрева воды

Расчет мощности эл. 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.

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.

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Кол-во ТЭНМощность (Вт)Сопротивление (Ом)Напряжение (В)Сила тока (А)
11250,00038,7252205,68
Последовательное соединение
26252 ТЭН = 77,452202,84
34163 ТЭН =1 16,1752201,89
43124 ТЭН=154,92201,42
52505 ТЭН=193,6252201,13
62086 ТЭН=232,352200,94
71787 ТЭН=271,0752200,81
81568 ТЭН=309,82200,71

В таблице 1.2 приведены значения для параллельного соединения ТЭНов.

Кол-во ТЭНМощность (Вт)Сопротивление (Ом)Напряжение (В)Сила тока (А)
Параллельное соединение
225002 ТЭН=19,362522011,36
337503 ТЭН=12,908322017,04
450004 ТЭН=9,6812522022,72
562505 ТЭН=7,745022028,40
675006 ТЭН=6,4541522034,08
787507 ТЭН=5,532122039,76
8100008 ТЭН=4,84022045,45

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.

Расчет мощности тэна для нагрева воды

Расчет мощности эл. 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.

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.

Читайте также:  Термостатическая головка принцип работы

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.

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Расчет мощности ТЭН для нагрева воды

Ожидания потребителя от покупки водонагревателя вполне понятны – он хочет, чтобы оборудование за ограниченный срок доводило нужный объем воды до комфортной температуры. Независимо от типа агрегата – проточного или накопительного – скорость нагрева зависит от мощности устройства. Здесь и возникает главный вопрос: какому устройству отдать предпочтение? Хватит ли выделенных на квартиру или дом киловатт для его работы? Какой водонагреватель купить, чтобы и воды было достаточно, и нагрузка на бытовую сеть была оптимальной?

Данные для расчета мощности ТЭНа

Мощность трубчатого электрического нагревателя зависит от его характеристик. Подобно нагревательному элементу электрочайника, он отвечает за повышение температуры воды в бытовом бойлере. Соответственно, чем он мощнее, тем быстрее доведет необходимое количество воды до желаемой температуры. Например, для нагрева 15 л до 60°С устройству мощностью 1,5 кВт потребуется приблизительно полтора часа. Такого количества воды хватит, например, на один цикл одновременной работы стиральной и посудомоечной машин. Чтобы принять полноценную ванную, нужно около 100 л воды. Конечно, до 60°С ее нагревать не нужно. Но даже для доведения ее до комфортной температуры тела потребуется оборудование мощностью 3 кВт и около 3-3,5 часов. Иными словами, для решения различных бытовых задач необходимы бойлеры с разными характеристиками. Разумно подобрать универсальный вариант. Вот некоторые параметры выбора.

1. Необходимо оценить рабочий ресурс бытовой электрической сети.

В данном случае практически всем без исключения предстоит столкнуться с этой проблемой. Электросети вторичного жилого фонда и новостроек проектировались (и проектируются), исходя из старых норм энергопотребления. Однако за прошедшие 10-15 лет бытовая техника стала настолько доступной широкому кругу покупателей, что в каждом доме или квартире количество потребителей электричества значительно превышает норму. Именно поэтому старайтесь выбирать водонагреватель с низким или средним энергопотреблением, иначе вам не удастся избежать систематического выбивания пробок.

2. Необходимо рассчитать оптимальную мощность водонагревателя.

Искомое значение представляет собой разность между количеством киловатт, выделяемых бытовой электросетью, и суммарной мощностью всех энергопотребителей, т. е. всех электроприборов в доме. Конечно, можно допустить, что вряд ли вы пользуетесь всеми ими одновременно, но даже в этом случае в сухом остатке вы скорее всего получите весьма скромное значение.

3. Необходимо найти оптимальное соотношение мощности нагревательного элемента и объема бака водонагревателя.

В первую очередь этот параметр имеет значение для агрегатов накопительного типа, поскольку вода из них расходуется не единовременно, а постепенно. Это значит, что скорость ее остывания критична. Скажем, нет смысла покупать нагреватель мощностью 1 кВт внушительного объема – вода в нем будет достигать необходимой температуры сутками. С другой стороны, выбор в пользу накопительной модели оправдан, если бытовые сети не могут похвастаться солидной выделенной мощностью, т. е. невысокое электропотребление оборудования – это результат необходимости.

Производители водонагревательных устройств относятся к этому вопросу с пониманием и в основном предлагают такую шкалу соответствия мощности ТЭНа и объема бака:

  • 1кВт – 15 л;
  • 1,5 кВт – до 50 л;
  • 2 кВт – до 100 л;
  • более 5 кВт – до 200 л.

Аккуратное соблюдение баланса этих характеристик позволяет в течение длительного времени сохранять нужную температуру воды. Кроме того, современные модели накопительных водонагревателей оснащены и такой полезной функцией, как автоматическое поддержание заданной температуры. ТЭН периодически включается и подогревает воду до запрограммированного значения. Особые материалы стенок бака также снижают теплопотери. Эта дополнительная опция практически не требует затрат электроэнергии сверх меры, зато даже при отключении от сети вода в баке будет остывать очень медленно, а потеря тепла будет составят не более 1°С за 1–1,5 ч.

4. Необходимо учесть скорость расхода воды в минуту.

Этот параметр особенно важен для водонагревателей проточного типа, которые повышают температуру воды непосредственно в момент ее использования. Так, на мытье посуды под краном требуется около 4 л воды в минуту. Во время принятия душа расход как минимум вдвое выше, т. е. не меньше 8 л в минуту. Специалисты советуют рассчитывать мощность в этом случае, просто умножив этот коэффициент на два. Соответственно для мытья посуды нужен ТЭН мощностью не меньше 8 кВт, а если в ваши планы входит ежедневный душ (что естественно), то необходим весьма мощный водонагреватель – около 16 кВт. Рассчитывать мощность ТЭНа следует с учетом максимальной ресурсозатратности. Если вы планируете использовать несколько точек водоразбора одновременно (а часто так и бывает), то полученное значение смело умножайте еще на полтора.

В продаже имеются проточные электрические водонагреватели и невысокой мощности – до 2 кВт. Однако следует понимать, что это скорее дачный вариант, так как расход воды в таком агрегате составляет в среднем всего 2 л в минуту. Этого достаточно, чтобы помыть руки после работ в саду, но для принятия душа ничтожно мало.

Формула для математического расчета мощности ТЭНа

В упрощенном виде формула выглядит следующим образом:

P – рассчитываемая мощность;
m – масса нагреваемой жидкости;
tk и tн – ее начальная и конечная температура;
t – время, которое необходимо для нагрева.

Формула приведена в упрощенном виде, поскольку здесь не учитываются многие критичные параметры – температура окружающей среды, потенциальные теплопотери самого бака, его конструктивные особенности. Кроме того, требуются некоторые предварительные расчеты фактической мощности электросети, которая редко соответствует номинальной. Наконец, многие производители нагревательного оборудования дают рекомендации относительно начальной температуры нагрева воды. Летом она находится в пределах 5-8 °С, в холодное время года – в пределах 15-18 °С.

Расчет мощности для нагрева воды ТЭНом

Определение технических параметров приборов и расчёт нагрева воды – мощности нагревателя, змеевика, количества тепла и расхода энергии для нагрева воды – зависит от типа устройства электроводонагревателей, которые бывают накопительными и проточными.

Содержание статьи

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:

  1. Рабочий ресурс бытовой электросети.
    Проблема «выбивания пробок» особенно актуально стоит в домах вторичного жилфонда. Некоторые жильцы, столкнувшись с ней (например, при установке электрических радиаторов), решали вопрос добавлением отдельного кабеля, усилением проводки. Однако более универсальный рецепт – покупка водонагревателя со средним или низким энергопотреблением (чаще это приборы накопительного типа). Разница между количеством киловатт бытовой электросети и совокупной мощностью всех домашних электроприборов даст значение оптимальной мощности водонагревателя, к которому нужно стремиться.
  2. Соотношение мощности ТЭНа (нагревательного элемента) и объёма бака.
    Параметр, более важный для устройств накопительного типа, в которых вода расходуется постепенно, и критичной становится скорость её остывания. Чтобы 1-киловаттный водонагреватель не покупали со 100-литровыми баками, производители приводят ориентировочную таблицу, где 1-киловаттный прибор предназначен на 15 литров, 1,5 кВт – на 50, 2 кВт – на 50-100, а 5 кВт – на 200-литровый бак.
  3. Скорость водорасхода в минуту.
    Параметр имеет большее значение для проточных водонагревателей. В обиходе мощностные показатели такого нагревательного устройства (с учётом максимальной ресурсозатратности) рассчитываютсяпутём умножения на два количества литров ворорасхода в минуту. То есть, если на проточное мытьё посуды в среднем тратится 4 л/мин., то ТЭН должен быть 8 кВт. Если при приёме душа расходуется 8 л/мин., то необходим 16-киловаттныйТЭН. Вычисления усложняет то, что в квартире используются сразу 2 (а иногда и 3) точки водозабора. В этом случае, рекомендуется в вычислениях получившуюся величину умножать в полтора раза.

Накопительные водонагреватели (бойлеры)

Без физико-математических формул бытовой расчёт описывается следующим образом: за 1 час 1 кВт нагревает 860 литров на 1 К. Для более точного определения времени нагревания, мощностных характеристик, объёма используется универсальная формула, из которой потом выводятся остальные результаты:

Читайте также:  На какие системы делится рабочее освещение

Эта формула состоит из нескольких и отражает целый ряд параметров, учитывая при этом фактор теплопотерь. (При малых мощностных характеристиках и большом объёме этот фактор становится более существенным, однако в бытовых нагревателях этим учётным значением чаще пренебрегают):

Nfull – мощностные характеристики нагревательного элемента,

Qc – теплопотери водонагревательной ёмкости.

  1. c= Q/m*(tк-tн)
    • С – удельная теплоёмкость,
    • Q – количество теплоты,
    • m – масса в килограммах (либо объём в литрах),
    • tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры.
  2. N=Q/t
    • N – мощностные характеристики нагрева.
    • t – время нагревания в секундах.
  3. N = Nfull – (1000/24)*Qc

Упрощенные формулы с постоянным коэффициентом:

  • Расчёт мощности ТЭНа для нагрева воды нужной температуры:
    W= 0,00117*V*(tк-tн)/T
  • Определение времени, необходимого для нагревания воды в водонагревателе:
    T= 0,00117*V*(tк-tн)/W
  • W (в кВТ) – мощностная характеристика ТЭНов (нагревательного элемента),
  • Т (в часах) – время нагрева воды,
  • V (в литрах) – объем бака,
  • tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры (конечная – обычно 60°C).

Часто объём приравнивают к массе (m). Тогда определение мощности ТЭНа будет производиться по формуле: W= 0,00117*m*(tк-tн)/T. Формулы считаются упрощёнными, ещё и потому что в них не учитывается:

  • фактическая мощность электросети,
  • температура окружающей среды,
  • конструктивные особенности и потенциальные теплопотери бака,
  • рекомендации некоторых производителей, относительно tн (порядка 5-8 °С летом и 15-18 °С – зимой).

При покупке устройства надо принимать во вниание, что относительно низкие мощностные характеристики накопительных водонагревателей по сравнению с проточными ещё не гарантируют финансовую экономию. Накопительные меньше «забирают», но из-за того, что работают дольше, больше и расходуют. Для финансовой экономии более надёжной стратегией будет общее снижение водопотребления за счёт установки различного вида экономителей ( http://water-save.com/ ) и строгий учёт водорасхода.

Проточные водонагреватели

В расчете количества тепла для нагрева проточной воды надо учитывать разницу в стандартах напряжения России (220 В) и Европы (230 В), так как значительная часть электроводонагревателей изготовляется западноевропейскими компаниями. Благодаря этой разнице номинальный показатель в 10 кВт в таком приборе при подключении к российской сети в 220В будет на 8,5% меньше – 9,15.

Максимальный гидропоток V (в литрах за минуту) с заданными мощностными характеристиками W (в киловаттах) рассчитывается по формуле: V= 14,3*(W/t2-t1), в которой t1 и t2– температуры на входе в нагреватель и в результате подогрева соответственно.

Ориентировочные мощностные характеристики электроводонагревателей применительно к бытовым потребностям (в киловаттах):

  • 4−6 – только для мытья рук и посуды,
  • 6−8 – для принятия душа,
  • 10−15 – для мойки и душа,
  • 15−20 – для полного водоснабжения квартиры или частного дома.

Выбор затрудняет то, что нагреватели выпускаются в двух вариантах подключения: к однофазной (220 В) и трёхфазной (380 В) сети. Однако нагреватели для однофазной сети, как правило, не выпускаются выше 10 киловатт.

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.

Расчет мощности тэна для нагрева воды

Расчет мощности эл. 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.

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.

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Расчет мощности ТЭН для нагрева воды

Ожидания потребителя от покупки водонагревателя вполне понятны – он хочет, чтобы оборудование за ограниченный срок доводило нужный объем воды до комфортной температуры. Независимо от типа агрегата – проточного или накопительного – скорость нагрева зависит от мощности устройства. Здесь и возникает главный вопрос: какому устройству отдать предпочтение? Хватит ли выделенных на квартиру или дом киловатт для его работы? Какой водонагреватель купить, чтобы и воды было достаточно, и нагрузка на бытовую сеть была оптимальной?

Данные для расчета мощности ТЭНа

Мощность трубчатого электрического нагревателя зависит от его характеристик. Подобно нагревательному элементу электрочайника, он отвечает за повышение температуры воды в бытовом бойлере. Соответственно, чем он мощнее, тем быстрее доведет необходимое количество воды до желаемой температуры. Например, для нагрева 15 л до 60°С устройству мощностью 1,5 кВт потребуется приблизительно полтора часа. Такого количества воды хватит, например, на один цикл одновременной работы стиральной и посудомоечной машин. Чтобы принять полноценную ванную, нужно около 100 л воды. Конечно, до 60°С ее нагревать не нужно. Но даже для доведения ее до комфортной температуры тела потребуется оборудование мощностью 3 кВт и около 3-3,5 часов. Иными словами, для решения различных бытовых задач необходимы бойлеры с разными характеристиками. Разумно подобрать универсальный вариант. Вот некоторые параметры выбора.

1. Необходимо оценить рабочий ресурс бытовой электрической сети.

Читайте также:  Установка блока розеток в бетонную стену

В данном случае практически всем без исключения предстоит столкнуться с этой проблемой. Электросети вторичного жилого фонда и новостроек проектировались (и проектируются), исходя из старых норм энергопотребления. Однако за прошедшие 10-15 лет бытовая техника стала настолько доступной широкому кругу покупателей, что в каждом доме или квартире количество потребителей электричества значительно превышает норму. Именно поэтому старайтесь выбирать водонагреватель с низким или средним энергопотреблением, иначе вам не удастся избежать систематического выбивания пробок.

2. Необходимо рассчитать оптимальную мощность водонагревателя.

Искомое значение представляет собой разность между количеством киловатт, выделяемых бытовой электросетью, и суммарной мощностью всех энергопотребителей, т. е. всех электроприборов в доме. Конечно, можно допустить, что вряд ли вы пользуетесь всеми ими одновременно, но даже в этом случае в сухом остатке вы скорее всего получите весьма скромное значение.

3. Необходимо найти оптимальное соотношение мощности нагревательного элемента и объема бака водонагревателя.

В первую очередь этот параметр имеет значение для агрегатов накопительного типа, поскольку вода из них расходуется не единовременно, а постепенно. Это значит, что скорость ее остывания критична. Скажем, нет смысла покупать нагреватель мощностью 1 кВт внушительного объема – вода в нем будет достигать необходимой температуры сутками. С другой стороны, выбор в пользу накопительной модели оправдан, если бытовые сети не могут похвастаться солидной выделенной мощностью, т. е. невысокое электропотребление оборудования – это результат необходимости.

Производители водонагревательных устройств относятся к этому вопросу с пониманием и в основном предлагают такую шкалу соответствия мощности ТЭНа и объема бака:

  • 1кВт – 15 л;
  • 1,5 кВт – до 50 л;
  • 2 кВт – до 100 л;
  • более 5 кВт – до 200 л.

Аккуратное соблюдение баланса этих характеристик позволяет в течение длительного времени сохранять нужную температуру воды. Кроме того, современные модели накопительных водонагревателей оснащены и такой полезной функцией, как автоматическое поддержание заданной температуры. ТЭН периодически включается и подогревает воду до запрограммированного значения. Особые материалы стенок бака также снижают теплопотери. Эта дополнительная опция практически не требует затрат электроэнергии сверх меры, зато даже при отключении от сети вода в баке будет остывать очень медленно, а потеря тепла будет составят не более 1°С за 1–1,5 ч.

4. Необходимо учесть скорость расхода воды в минуту.

Этот параметр особенно важен для водонагревателей проточного типа, которые повышают температуру воды непосредственно в момент ее использования. Так, на мытье посуды под краном требуется около 4 л воды в минуту. Во время принятия душа расход как минимум вдвое выше, т. е. не меньше 8 л в минуту. Специалисты советуют рассчитывать мощность в этом случае, просто умножив этот коэффициент на два. Соответственно для мытья посуды нужен ТЭН мощностью не меньше 8 кВт, а если в ваши планы входит ежедневный душ (что естественно), то необходим весьма мощный водонагреватель – около 16 кВт. Рассчитывать мощность ТЭНа следует с учетом максимальной ресурсозатратности. Если вы планируете использовать несколько точек водоразбора одновременно (а часто так и бывает), то полученное значение смело умножайте еще на полтора.

В продаже имеются проточные электрические водонагреватели и невысокой мощности – до 2 кВт. Однако следует понимать, что это скорее дачный вариант, так как расход воды в таком агрегате составляет в среднем всего 2 л в минуту. Этого достаточно, чтобы помыть руки после работ в саду, но для принятия душа ничтожно мало.

Формула для математического расчета мощности ТЭНа

В упрощенном виде формула выглядит следующим образом:

P – рассчитываемая мощность;
m – масса нагреваемой жидкости;
tk и tн – ее начальная и конечная температура;
t – время, которое необходимо для нагрева.

Формула приведена в упрощенном виде, поскольку здесь не учитываются многие критичные параметры – температура окружающей среды, потенциальные теплопотери самого бака, его конструктивные особенности. Кроме того, требуются некоторые предварительные расчеты фактической мощности электросети, которая редко соответствует номинальной. Наконец, многие производители нагревательного оборудования дают рекомендации относительно начальной температуры нагрева воды. Летом она находится в пределах 5-8 °С, в холодное время года – в пределах 15-18 °С.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ВЫБОРА НАГРЕВАТЕЛЯ

Расчет тепловой мощности обогрева помещения

Для правильного выбора нагревателя, предлагаем вам ознакомиться с правилами расчета тепловой мощности, необходимой для вашего конкретного случая применения:

V x T x K = ккал/ч

V – Объем обогреваемого помещения (длина х ширина х высота), м 3

∆Т – Разница между ˚t воздуха вне помещения и необходимой ˚t внутри помещения, ˚С

К – Коэффициент тепловых потерь (зависит от типа конструкции и изоляции помещения):

Без теплоизоляции ( К=3,0-4,0 ) – Деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.

Простая теплоизоляция ( К=2,0-2,9 ) – Здание с одинарной кирпичной кладкой, упрощенная конструкция окон и крыши.

Средняя теплоизоляция ( К=1,0-1,9 ) – Стандартная конструкция. Двойная кирпичная кладка, крыша со стандартной кровлей, небольшое кол-во окон.

Высокая теплоизоляция ( К=0,6-0,9 ) – Кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое кол-во окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала.

Пример:

Объем помещения: 5 х 16 х 2,5 = 200

∆Т: Температура наружного воздуха -20 °С. Требуемая температура внутри помещения +25 °С. Разница между тем­пературами внутри и снаружи +45 °С.

К: Рассмотрим вариант со средней теплоизоляцией (1-1,9). Выберите то значение, которое на ваш взгляд, наиболее соответствует вашему помещению. Чем хуже теплоизоляция, тем больший коэффициент нужно выбирать. Например 1,7.

Расчет: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккалч

1 кВт = 860 ккалч, соответственно 15 300860 = 17,8 кВт.

Газовые и дизельные калориферы прямого нагрева, можно использовать только в хорошо проветриваемых помещениях, или на открытых пространствах. Дизельные калориферы непрямого нагрева, можно использовать в закрытых помещениях, при условии отвода сгораемых газов за пределы помещения.

Таблица Мощности для помещений:

Расчет мощности можно сделать с помощью данной схемы (ВЫ можете скачать и распечать схему ниже)

Расчёт мощности тепловой пушки, нагревателя воздуха

Для определения необходимой мощности тепловой пушки или нагревателя воздуха нужно рассчитать минимальную нагревательную мощность для обогрева данного помещения по следующей формуле:

V х ΔT x k = ккал/ч , где:

  • V – объем обогреваемого помещения (длина, ширина, высота), м3;
  • ΔT – разница между температурой воздуха вне помещения и требуемой температурой воздуха внутри помещения, °C;
  • k – коэффициент рассеивания (теплоизоляции здания):
    k = 3,0-4,0 – без теплоизоляции (упрощённая деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа);
    k = 2,0-2,9 – небольшая теплоизоляция (упрощённая конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощённая конструкция окон);
    k = 1,0-1,9 – средняя теплоизоляция (стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей);
    k = 0,6-0,9 – высокая теплоизоляция (улучшенная конструкция здания, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала).

Пример:

Объем помещения для обогрева (ширина 4 м, длина 12 м, высота 3 м): V = 4 x 12 x 3 = 144 м3.
Наружная температура -5°C. Требуемая температура внутри +18°C. Разница температур ΔT = 18°C – (-5 C) = 23°C.
k = 4 (здание с низкой изоляцией).

Расчет мощности:
144 м3 x 23°C x 4 = 13 248 ккал/ч – нужная минимальная мощность.

Принимается:
1 кВт = 860 ккал/ч;
1 ккал = 3,97 ВТЕ;
1 кВт = 3412 ВТЕ;
1 БТЕ = 0,252 ккал/ч.

Итого: 13 248 ккал/ч / 860 = 15,4 кВт – нужная минимальная мощность в кВт.

Теперь можно выбрать тип нагревателя.

Таблица тепловой мощности, необходимой для различных помещений

(разница температуры внутри помещения и наружной температуры – 30°С)

тепл. мощн., кВт
объём помещения при хорошей теплоизоляции (новое здание), м3объём помещения при плохой теплоизоляции (старое здание), м3площадь теплицы из теплоизолированного стекла и с двойной фольгой, м2площадь теплицы из обычного стекла с фольгой, м2
570 ÷ 15060 ÷ 1103518
10150 ÷ 300130 ÷ 2207037
20320 ÷ 600240 ÷ 44014074
30650 ÷ 1000460 ÷ 650210110
401050 ÷ 1300650 ÷ 890300150
501350 ÷ 1600900 ÷ 1100370180
601650 ÷ 20001150 ÷ 1350440220
752100 ÷ 25001400 ÷ 1650550280
1002600 ÷ 33001700 ÷ 2200740370
1253400 ÷ 41002300 ÷ 2700920460
1504200 ÷ 50002800 ÷ 33001100550
2005000 ÷ 65003400 ÷ 44001480740

Ответ на вопрос : КУДА УХОДИТ ЛЕТО ТЕПЛО?

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector