Расчет электропрогрева кирпичной кладки заключается:
а) в определении количества тепла, требующегося для разогрева кладки и поддержания в ней температуры при заданных темпах прогрева;
б) в установлении электрической мощности, обеспечивающей потребное количество тепла;
в) в установлении сечения и длины проволоки сопротивления;
г) в выборе схемы размещения проволоки в кирпичной кладке и схемы питания ее электротоком.
Ввиду того что в процессе прогрева кладки изменение величины мощности затруднительно, весь процесс прогрева (оттаивание кладки, разогрев до заданной температуры, и изотермический прогрев) протекает при неизменной мощности, которую следует рассчитывать из условия поддержания температуры на заданном уровне в период изотермического прогрева. При этом длительность разогрева кладки будет зависеть от наружной температуры и от модуля поверхности кладки. При модуле поверхности 10 она будет составлять от 8 до 10 час, а при модуле поверхности 3 — от 20 до 35 час.
Величина удельной мощности электрического тока может быть подсчитана по формуле:
Таблица 17. Удельная мощность тока и расход энергии, необходимые для поддержания в кладке температуры +35° при значении коэффициента теплопередачи К = 7 ккал/м2 град час.
Модуль поверхности М | 3 | 4 | 6 | 8 | 10 | ||||||||||
Температура наружного воздуха | -10 | -20 | -30 | -10 | -20 | -30 | -10 | -20 | -30 | -10 | -20 | -30 | -10 | -20 | -30 |
Потребная мощность тока в квт | 1,1 | 1,38 | 1,6 | 1,50 | 1,8 | 2,1 | 2,2 | 2,7 | 3,2 | 2,9 | 3,6 | 4,2 | 3,7 | 4,5 | 5,3 |
Расход энергии в квт/ч при Т=48 час. | 53 | 65 | 77 | 72 | 86 | 101 | 106 | 130 | 153 | 139 | 173 | 202 | 178 | 216 | 254 |
Таблица 18. Рабочая сила тока в а для железной проволоки различных диаметров.
Диаметр проволоки в мм | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 2,0 | 2.5 | 3,0 |
Температура проволоки в °С | Допустимая нагрузка в а | ||||||||
100 | 16 | 18 | 20 | 22,5 | 24,8 | 27,5 | 40,0 | 55,0 | 72,0 |
150 | 16,4 | 18,5 | 20,6 | 23,0 | 25,5 | 28,0 | 41,7 | 57,0 | 75,0 |
200 | 19,1 | 21,6 | 24,С | 26,7 | 29,4 | 32,7 | 48,3 | 66,3 | 85,5 |
Примечание. Значения силы тока даны для железной проволоки с удельным сопротивлением р20 = 0,13 и температурным коэффициентом β = 0,0045.
где К — общий коэффициент теплопередачи, который может быть принят равным 6—8 ккал/м2 час град или определен но формуле:
М — модуль поверхности кладки; t2 — температура изотермического прогрева; t1 — температура наружного воздуха; а — коэффициент продуваемости, равный 1 — для закрытого помещения, 1,25 — при слабом ветре и 1,50—2—при сильном ветре. Мощность, необходимая для прогрева конструкции объемом V м3, будет равна:
В табл. 17 приведены величины удельной мощности тока, необходимые для прогрева кладки при температуре наружного воздуха—10°, —20° и 30° и температуре кладки в период изотермического прогрева 4-35°. В таблице дан также ориентировочный расход электроэнергии для электропрогрева кладки при подъеме температуры в течение 24 час. и изотермическом прогреве в течение 24 час.
Рабочую температуру накала проволоки внутри кладки следует принимать в пределах от 150 до 200° во избежание перегорания ее во время прогрева. При этом температура участков проволоки, находящихся на открытом воздухе, будет доходить до 210—280° вследствие пониженном теплопередачи через воздух.
Сила тока в амперах определяется по формуле:
где Р—мощность в квт на одну секцию;
V — напряжение на клеммах этой секции.
В табл. 18 приведены значения рабочей силы тока для железной проволоки различных диаметров, обеспечивающие нагрев проволоки до температуры 100°, 150° и 200°.
Длина проволоки в метрах определяется по формуле:
где d — диаметр проволоки в мм; V — напряжение на секции в в; I — сила тока в а; pt'np —удельное сопротивление при рабочей температуре, определяемое по формуле:
температурный коэфициент р = 0,0045, разница температур Δt = t1np-20°.
В целях снижения расхода стальной проволоки и облегчения размещения ее в теле прогреваемой конструкции следует применять возможно высокие напряжения в диапазоне до 380 в.
Во всех случаях, где это по условиям питания возможно, следует применять трехфазную систему.
При прогреве массивных конструкций с большим объемом кладки трехфазное питание следует подводить к каждому отдельному конструктивному элементу, соединяя отдельные секции проволоки в звезду или треугольник, в зависимости от удобства укладки, необходимого количества проволоки и приключения к сети отдельных секций.
В рассмотренном примере расчета электропрогрева по расчету получилось три секции проволоки, включение которых в звезду выполняется просто путем соединения в одну точку концов трех находящихся рядом секций проволоки.
При диаметре проволоки больше 1 мм в случае отсутствия особых неудобств рекомендуется применять соединение в треугольник.
При обогреве немассивных конструкций следует применять те же виды соединений, объединяя однотипные элементы в группы. Поэтому необходимо, чтобы в такие конструкции закладывалась проволока одинакового диаметра и чтобы она одинаково в них располагалась. Укладка проволоки разных диаметров внутри одной конструкции запрещается.