admin / 24.04.2019

Печи для бани размеры

Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной печи (подробный расчет)

Расчет, представленный в данном пункте, является более сложным, чем выше. Здесь мы учтем дополнительные параметры нагревателей, попытаемся разобраться с вариантами подключения нагревателей к сети трехфазного тока. Расчет нагревателя будем проводить на примере электрической печи. Пусть исходными данными являются внутренние размеры печи.
1. Первое, что необходимо сделать — посчитать объем камеры внутри печи. В данном случае возьмем h = 490 мм, d = 350 мм и l = 350 мм (высота, ширина и глубина соответственно). Таким образом, получаем объем V = h · d · l = 490· 350 · 350 = 60 · 10 6 мм3 = 60 л (мера объема).
2. Далее необходимо определить мощность, которую должна выдавать печь. Мощность измеряется в Ваттах (Вт) и определяется по эмпирическому правилу: для электрической печи объемом 10 — 50 литров удельная мощность составляет 100 Вт/л (Ватт на литр объема), объемом 100 — 500 литров — 50 — 70 Вт/л. Возьмем для рассматриваемой печи удельную мощность 100 Вт/л. Таким образом мощность нагревателя электрической печи должна составлять P = 100 · 60 = 6000 Вт = 6 КВт.
Стоит отметить, что при мощности 5-10 кВт нагреватели изготовляют, обычно, однофазными. При больших мощностях для равномерной загрузки сети нагреватели делают трехфазными.
3. Затем нужно найти силу тока, проходящего через нагреватель I = P / U, где P — мощность нагревателя, U — напряжение на нагревателе (между его концами), и сопротивление нагревателя R = U / I.
Здесь может быть два варианта подключения к электрической сети:

  • к бытовой сети однофазного тока — тогда U = 220 В;
  • к промышленной сети трехфазного тока — U = 220 В (между нулевым проводом и фазой) или U = 380 В (между двумя любыми фазами).

Далее расчет будет проведен отдельно для однофазного и трехфазного подключения.
Бытовая сеть однофазного тока
I = P / U = 6000 / 220 = 27,3 А — ток проходящий через нагреватель.
Затем необходимо определить сопротивление нагревателя печи.
R = U / I = 220 / 27,3 = 8,06 Ом.

Рисунок 1 Проволочный нагреватель в сети однофазного тока

Искомые значения диаметра проволоки и ее длины будут определены в п. 5 данного параграфа.
Промышленная сеть трехфазного тока
При данном типе подключения нагрузка распределяется равномерно на три фазы, т.е. по 6 / 3 = 2 КВт на фазу. Таким образом, нам требуется 3 нагревателя. Далее необходимо выбрать способ подключения непосредственно нагревателей (нагрузки). Способов может быть 2: “ЗВЕЗДА” или “ТРЕУГОЛЬНИК”.
Стоит заметить, что в данной статье формулы для расчета силы тока (I) и сопротивления (R) для трехфазной сети записаны не в классическом виде. Это сделано для того, чтобы не усложнять изложение материала по расчету нагревателей электротехническими терминами и определениями (например, не упоминаются фазные и линейные напряжения и токи и соотношения между ними). С классическим подходом и формулами расчета трехфазных цепей можно ознакомиться в специализированной литературе. В данной статье некоторые математические преобразования, проведенные над классическими формулами, скрыты от читателя, и на конечный результат это не оказывает никакого влияния.

При подключении типа “ЗВЕЗДА” нагреватель подключается между фазой и нулем (см. рис. 2). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 220 В.
Ток, проходящий через нагреватель —
I = P / U = 2000 / 220 = 9,10 А.
Сопротивление одного нагревателя —
R = U / I = 220 / 9,10 = 24,2 Ом.

Рисунок 2 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме «ЗВЕЗДА»

При подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” нагреватель подключается между двумя фазами (см. рис. 3). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 380 В.
Ток, проходящий через нагреватель —
I = P / U = 2000 / 380 = 5,26 А.
Сопротивление одного нагревателя —
R = U / I = 380/ 5,26 = 72,2 Ом.

Рисунок 3 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме «ТРЕУГОЛЬНИК»

4. После определения сопротивления нагревателя при соответствующем подключении к электрической сети необходимо подобрать диаметр и длину проволоки.
При определении указанных выше параметров необходимо анализировать удельную поверхностную мощность нагревателя, т.е. мощность, которая выделяется с единицы площади. Поверхностная мощность нагревателя зависит от температуры нагреваемого материала и от конструктивного выполнения нагревателей.
Пример
Из предыдущих пунктов расчета (см. п. 3 данного параграфа) нам известно сопротивление нагревателя. Для 60 литровой печи при однофазном подключении оно составляет R = 8,06 Ом. В качестве примера возьмем проволоку нихромовую Х20Н80 диаметром 1 мм. Тогда, чтобы получить требуемое сопротивление, необходимо l = R / ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 м нихромовой проволоки, где ρ — номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки по ГОСТ 12766.1-90, . Масса данного отрезка проволоки из нихрома составит m = l · μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 кг = 40 г, где μ — масса 1 м проволоки. Теперь необходимо определить площадь поверхности отрезка проволоки длиной 5,7 м. S = l · π · d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 см2, где l – длина проволоки , d – диаметр проволоки . Таким образом, с площади 179 см2 должно выделяться 6 кВт. Решая простую пропорцию, получаем, что с 1 см2 выделяется мощность β = P / S = 6000 / 179 = 33,5 Вт, где β — поверхностная мощность нагревателя.
Полученная поверхностная мощность слишком велика. Нагреватель расплавится, если нагреть его до температуры, которая обеспечила бы полученное значение поверхностной мощности. Данная температура будет выше температуры плавления материала нагревателя.
Приведенный пример является демонстрацией неправильного выбора диаметра проволоки, которая будет использоваться для изготовления нагревателя. В п. 5 данного параграфа будет приведен пример с правильным подбором диаметра.
Для каждого материала в зависимости от требуемой температуры нагрева определено допустимое значение поверхностной мощности. Оно может определяться с помощью специальных таблиц или графиков. В данных расчетах используются таблицы.
Для высокотемпературных печей (при температуре более 700 – 800 °С) допустимая поверхностная мощность, Вт/м2, равна βдоп = βэф · α, где βэф – поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды , α – коэффициент эффективности излучения. βэф выбирается по таблице 3, α — по таблице 4.

Если печь низкотемпературная (температура менее 200 – 300 °С), то допустимую поверхностную мощность можно считать равной (4 — 6) · 104 Вт/м2.

Таблица 3

Эффективная удельная поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды

Температура тепловоспринимающей поверхности, °С βэф, Вт/cм2 при температуре нагревателя, °С
800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350
100 6,1 7,3 8,7 10,3 12,5 14,15 16,4 19,0 21,8 24,9 28,4 36,3
200 5,9 7,15 8,55 10,15 12,0 14,0 16,25 18,85 21,65 24,75 28,2 36,1
300 5,65 6,85 8,3 9,9 11,7 13,75 16,0 18,6 21,35 24,5 27,9 35,8
400 5,2 6,45 7,85 9,45 11,25 13,3 15,55 18,1 20,9 24,0 27,45 35,4
500 4,5 5,7 7,15 8,8 10,55 12,6 14,85 17,4 20,2 23,3 26,8 34,6
600 3,5 4,7 6,1 7,7 9,5 11,5 13,8 16,4 19,3 22,3 25,7 33,7
700 2 3,2 4,6 6,25 8,05 10,0 12,4 14,9 17,7 20,8 24,3 32,2
800 1,25 2,65 4,2 6,05 8,1 10,4 12,9 15,7 18,8 22,3 30,2
850 1,4 3,0 4,8 6,85 9,1 11,7 14,5 17,6 21,0 29,0
900 1,55 3,4 5,45 7,75 10,3 13 16,2 19,6 27,6
950 1,8 3,85 6,15 8,65 11,5 14,5 18,1 26,0
1000 2,05 4,3 6,85 9,7 12,75 16,25 24,2
1050 2,3 4,8 7,65 10,75 14,25 22,2
1100 2,55 5,35 8,5 12,0 19,8
1150 2,85 5,95 9,4 17,55
1200 3,15 6,55 14,55
1300 7,95

Таблица 4

Значение коэффициента эффективности излучения

Размещение нагревателей Коэффициент α
Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки 0,16 — 0,24
Проволочные спирали на полочках в трубках 0,30 — 0,36
Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели 0,60 — 0,72
Ленточные зигзагообразные нагреватели 0,38 — 0,44
Ленточные профилированные (ободовые) нагреватели 0,56 — 0,7


Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки

Проволочные спирали на полочках в трубках

Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели

Предположим, что температура нагревателя 1000 °С, и хотим нагреть заготовку до температуры 700 °С. Тогда по таблице 3 подбираем βэф = 8,05 Вт/см2, α = 0,2, βдоп = βэф · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 Вт/см2 = 1,61 · 104 Вт/м2.
5. После определения допустимой поверхностной мощности нагревателя необходимо найти его диаметр (для проволочных нагревателей) или ширину и толщину (для ленточных нагревателей), а также длину.
Диаметр проволоки можно определить по следующей формуле:

, где

d — диаметр проволоки, ; P — мощность нагревателя, ; U — напряжение на концах нагревателя, ; βдоп — допустимая поверхностная мощность нагревателя, ; ρt — удельное сопротивление материала нагревателя при заданной температуре, .
ρt = ρ20 · k, где ρ20 — удельное электрическое сопротивление материала нагревателя при 20 °С, k — поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры (по ГОСТ 12766.1-90).
Длину проволоки можно определить по следующей формуле:

, где

l — длина проволоки, .
Подберем диаметр и длину проволоки из нихрома Х20Н80. Удельное электрическое сопротивление материала нагревателя составляет

ρt = ρ20 · k = 1,13 · 10-6 · 1,025 = 1,15 · 10-6 Ом·м.
Бытовая сеть однофазного тока
Для 60 литровой печи, подключенной к бытовой сети однофазного тока, из предыдущих этапов расчета известно, что мощность печи составляет P = 6000 Вт, напряжение на концах нагревателя — U = 220 В, допустимая поверхностная мощность нагревателя βдоп = 1,6 · 104 Вт/м2. Тогда получаем Полученный размер необходимо округлить до ближайшего большего стандартного. Стандартные размеры для проволоки из нихрома и фехрали можно найти в ГОСТ 12766.1-90, Приложение 2, Таблица 8. В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 2,8 мм. Диаметр нагревателя d = 2,8 мм. Длина нагревателя l = 43 м.
Также иногда требуется определить массу необходимого количества проволоки.
m = l · μ, где m — масса отрезка проволоки, ; l — длина проволоки, ; μ — удельная масса (масса 1 метра проволоки), .
В нашем случае масса нагревателя m = l · μ = 43 · 0,052 = 2,3 кг.
Данный расчет дает минимальный диаметр проволоки, при котором она может быть использована в качестве нагревателя при заданных условиях. С точки зрения экономии материала такой расчет является оптимальным. При этом также может быть использована проволока большего диаметра, но тогда ее количество возрастет.
Проверка
Результаты расчета могут быть проверены следующим способом. Был получен диаметр проволоки 2,8 мм. Тогда нужная нам длина составит
l = R / (ρ · k) = 8,06 / (0,179 · 1,025) = 43 м, где l — длина проволоки, ; R — сопротивление нагревателя, ; ρ — номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки, ; k — поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры.
Данное значение совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.
Теперь необходимо проверить, не превысит ли поверхностная мощность выбранного нами нагревателя допустимую поверхностную мощность, которая была найдена в п. 4. β = P / S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 Вт/см2. Полученное значение β = 1,59 Вт/см2 не превышает βдоп = 1,6 Вт/см2.
Итоги
Таким образом, для нагревателя потребуется 43 метра нихромовой проволоки Х20Н80 диаметром 2,8 мм, это составляет 2,3 кг.
Промышленная сеть трехфазного тока
Также можно найти диаметр и длину проволоки, необходимой для изготовления нагревателей печи, подключенной к сети трехфазного тока.
Как описано в п. 3, на каждый из трех нагревателей приходится по 2 КВт мощности. Найдем диаметр, длину и массу одного нагревателя.
Подключение типа “ЗВЕЗДА” (см. рис. 2) В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 1,4 мм. Диаметр нагревателя d = 1,4 мм. Длина одного нагревателя l = 30 м.
Масса одного нагревателя m = l · μ = 30 · 0,013 = 0,39 кг.
Проверка
Был получен диаметр проволоки 1,4 мм. Тогда нужная нам длина составит
l = R / (ρ · k) = 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 м.
Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.
Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 Вт/см2, она не превышает допустимую.

Итоги
Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ЗВЕЗДА”, потребуется
l = 3 · 30 = 90 м проволоки, что составляет
m = 3 · 0,39 = 1,2 кг.
Подключение типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (см. рис. 3) В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 0,95 мм. Диаметр нагревателя d = 0,95 мм. Длина одного нагревателя l = 43 м.
Масса одного нагревателя m = l · μ = 43 · 0,006 = 0,258 кг.
Проверка
Был получен диаметр проволоки 0,95 мм. Тогда нужная нам длина составит
l = R / (ρ · k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 м.
Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.
Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 Вт/см2, она не превышает допустимую.
Итоги
Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, потребуется
l = 3 · 43 = 129 м проволоки, что составляет
m = 3 · 0,258 = 0,8 кг.
Если сравнить 2 рассмотренных выше варианта подключения нагревателей к сети трехфазного тока, то можно заметить, что для “ЗВЕЗДЫ” требуется проволока большего диаметра, чем для “ТРЕУГОЛЬНИКА” (1,4 мм против 0,95 мм), чтобы обеспечить заданную мощность печи 6 кВт. При этом требуемая длина нихромовой проволоки при подключении по схеме “ЗВЕЗДА” меньше длины проволоки при подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (90 м против 129 м), а требуемая масса, наоборот, больше (1,2 кг против 0,8 кг).
Для эксплуатации рассчитанной нихромовой проволоки из нее необходимо сделать спираль. Диаметр спирали нагревателя принимают равным: D = (4÷6)·d — для хромоалюминиевых сплавов, D = (7÷10)·d — для хромоникелевых сплавов, где D — диаметр спирали , d — диаметр проволоки . Для устранения местных перегревов спираль необходимо растянуть, чтобы расстояние между витками было в 1,5-2 раза больше диаметра проволоки.

Расчёт и изготовление муфельной печи. Часть первая — расчёт мощности печи.

Решил все свои расчёты оформить в отдельную статью. Во-первых, может быть кому-то ещё пригодится. Во-вторых — возможно кто-то обратит внимание на очевидные косяки, которые я упустил из виду. Приступим.

Электрическая печь сопротивления — один из самых простых и доступных видов печей для обжига керамики и плавки некоторых металлов. Высокая температура в рабочей камере достигается за счёт нагрева спирали, изготовленной из проволоки с высоким показателем сопротивления и высокой температурой плавления. Традиционно используется для таких печей нихромовая или фехралевая проволока различных марок. Нихром примерно в два раза дороже фехрали, при этом его рабочая температура несколько ниже. В то же время фехраль при высоких температурах становится хрупким и коэффициент температурного расширения у него выше. То есть при нагреве фехралевая спираль может выйти из пазов, и следовательно на это необходимо обратить отдельное внимание при проектировании.
Нихромовая проволока стоит порядка 2000 рублей за килограмм, фехралевая — меньше 1000. В то же время фехраль сложнее достать на местах. Однако мы никуда не торопимся — поэтому закажем именно фехралевую проволоку с доставкой. Сочетание более выгодной цены и возможности поддерживать более высокую температуру в рабочей камере склонили меня принять решение именно в пользу фехрали. Кроме того сопротивление у фехрали примерно на 25% выше, чем у нихрома, а значит что и проволоки понадобится на 25% меньше(сопротивления метра нихромовой проволоки х20н80 диаметром 1.5мм — 0.62 ома, а фехралевой х23Ю5Т — 0.815 ома)
Для того, чтобы заказать проволоку нужно знать марку сплава, диаметр проволоки и количество погонных метров. Чтож, попробуем всё это дело рассчитать.
Марку выберем Х23Ю5Т. Температура плавления — 1500 градусов, что позволяет разогнать печку до 1200-1300 при хорошей теплоизоляции рабочей камеры.
Объём рассчитываемой печи — 61 литр, рабочая камера 560х340х320.

Для небольших печей мощность подбирается исходя из простой пропорции — 100 ватт мощности на литр объёма камеры, то есть на 61 литр мощность печки составит 6.1 кВт. Первоначально я выполнял расчёт на печь объёмом 67 литров, а так, как пересчитывать лень — то добавим 600 ватт мощности про запас — хуже точно не будет.
Так как в цеху есть три фазы — то печь запитаем от трёхфазной сети. Так как фазы три — то и нагревателей будет тоже три. Итак, от трёхфазной сети нам необходимо отобрать 6.7 кВт мощности.
Для начала вычислим какой ток нам потребуется пропустить через нагревательные элементы при подключении звездой. I=P/U. I = 6700/220 = 30.45А. Но это суммарный ток, раскидаем его на 3 фазы и получим 10.15А на фазу. Очень даже комфортный ток.
При подлкючении треугольником получим ещё более низкий ток — 17,63А — или 5.88 А на фазу. Однако такой ток течёт через нагреватели, подключённые между двумя фазами. По участку цепи, от ввода до соединения нагревателей так же течёт ток 10.15 А. Следовательно разницы особой нет. Какую схему подключения выбрать мы будем решать с точки зрения оптимизации количества проволоки в спирали, так как сопротивление будет разным.

Кстати, теперь мы можем рассчитать и сопротивление проволоки, необходимое для получения проектной мощности.
Для каждого участка цепи звезды это будет R=U/I R=220В/10,15А = 21,67 Ом. Для каждого участка цепи треугольника это будет 380В/5,8А = 64,6 Ом

Сопротивление есть, остаётся найти таблицу и отмерять нужное количество проволоки.
Для выбранной марки фехрали сопротивление одного метра проволоки будет следующим: D=1.5мм — 0.815 Ом, D=2мм — 0.459 Ом, D = 2.5мм — 0.294 Ом, D = 3мм — 0.204 Ом.
Рассмотрим звезду. Сопротивление одного нагревателя должно составлять 21.67 Ом То есть проволоки полторашки нам понадобится 21.67/0,815 = 26.6 метра. На три нагревателя потребуется 80 метров проволоки. Скажем так — не мало. Но с другой стороны мало или много — это суть наши рассуждения и нежелание отдавать лишние деньги, а расчёт говорит, что именно такое количество проволоки нам потребуется. Что — можно заказывать?
Рассчитывать больший диаметр проволоки нет смысла — так как уже у двойки сопротивление в два раза меньше и следовательно нам её потребуется в два раза больше. Расчитывать вариант с треугольником — так же нет смысла, там на контур нам необходимо сопротивление в 64 Ом — а это в три раза больше проволоки. Получается расчёт окончен? Как бы не так!
Давайте посчитаем, какова площадь поверхности наших нагревателей. Зная площадь поверхности, мы сможем посчитать, какое количество энергии излучается с 1 кв.см поверхности.
Площадь поверхности S = Длина (L) x Диаметр (d) х 3.14 (Pi) = 8000(в сантиметрах) х 0.15 (в сантиметрах) х 3.14 = 3768 кв.см. Таким образом 3768 кв.см. излучает 6.7 кВт мощности. То есть с 1 кв.см излучается 1.77 ватта.
То, что мы сейчас посчитали — не что иное, как величина поверхностной нагрузки. Зная это значение мы можем определить — не перекалится ли наша проволока. Дело в том, что с увеличением данного показателя увеличивается разница между температурой в сердцевине проволоки и температурой на её поверхности. При значениях сильно свыше 2 Ватт на кв.см — это значение может различаться на сотню градусов. Чем это чревато думаю понятно — в то время, как наружная поверхность имеет рабочую температуру — сердцевина может разогреться до температур, близких к температуре плавления, что приведёт к перегоранию проволоки. Для отечественных фехралевых проволок значение оптимального коэффициента составляет от 1.2 до 1.4 Вт/кв.см. Значение, полученное нами несколько выше, но всё-же вполне себе применимо.
В качестве иллюстрации посмотрим, что у нас получится, если мы возьмём следующий диаметр — двойку.
21.67/0.459 = 47.21 метра на 1 нагреватель. То есть на 3 нагревателя — 141 метр проволоки!
Рассчитаем значение поверхностной нагрузки — получим 0,76 вт/кв.см. — это очень мало. Почти в два раза меньше рекомендуемого значения — это значит, что проволока будет отдавать тепло менее эффективно. А если взять двойки те же 80 метров? Тогда сопротивление на участке цепи для одного нагревателя составит 12.24 ом, соответственно ток составит 18А, а мощность участка — 4 кВт, три нагревателя дадут 12 кВт мощности, и значение поверхностной нагрузки — 2,38 вт/кв.см.
Что будет, если участок цепи с одним нагревателем пересчитать как участок с двумя параллельно подключенными нагревателями? Тогда сопротивление каждого нагревателя необходимо будет увеличить вдвое, а значит и количество проволоки тоже. Такой финт позволяет сэкономить, если в расчёте допустим проволока диаметром 2 мм не проходит по значению поверхностной нагрузки, и приходится мотать тройку. Тогда вместо одного нагревателя из тройки имеет смысл ставить два параллельно подключённых нагревателя из двойки -метраж и масса выйдут меньше. Но в нашем случае меньше полторашки использовать проволоку нет желания.
Как ещё можно поступить? Можно запитать всю длину проволоки от одной фазы — тогда получим 220/30,45 = 7,22 ома.

Понятное дело, что полторашку тут мы применить не сможем из-за просто зашкаливающей поверхностной нагрузки! Действительно, нам понадобится всего 9 метров проволоки, чтобы получить сопротивление в 7.22 ома, при этом во-первых, это будет очень маленький нагревательный элемент, который не сможет равномерно прогреть весь объём печи, во вторых — как уже говорилось, поверхностная нагрузка составит лютые 15.8 ватт на кв.см.
Но здесь хорошо зайдёт проволока с большим диаметром. Если мы возьмём диаметр 3.5мм с сопротивлением 0.15 ома на метр, то её понадобится всего 48 метров! Поверхностная нагрузка составит 1,27 — что очень хорошо. Однако 48 метров проволоки диаметром 3.5 будут весить 3.7 кг, в то время как 80 метров полторашки весит всего 1.1 кг! Вкупе с тем, что управлять током в 30 А несколько сложнее, нежели током в 10 ампер — то первоначально полученный результат является наиболее оптимальным для данной печи.
Кстати, вот тут можно применить ту самую фишку, с параллельным подключением двух спиралей меньшего диаметра, чем одной большего. Действительно, если мы подключим не 1 спираль диаметром 3.5 мм длиной 48 метров с сопротивлением 7.22 ома, а две спирали из проволоки диаметром 2.0 мм с сопротивлением 14.44 — то получим две спирали по 31.3 метра = 62,6 метра с массой 1.5 кг, что уже неплохо. На каждую спираль прийдётся половина нагрузки — то есть по 3.35 кВт, что в итоге даст нам значение поверхностной нагрузки 3350/(3130х0.2х3.14) = 1.7 вт/кв.см. По факту — те же яйца, только в профиль. Но тут есть момент, который опять таки заставляет меня принять первоначальный расчёт за рабочий. Дело в том, что даже разбив участок на два параллельных мы в итоге ничего не выигрываем. Проволоки всё равно нужно на полкило больше, чем полторашки. Ток, протекающий через 1 контур составит 15 ампер, а не 10, что близко к максимальной нагрузке того же bt139, которым я планирую управлять всем этим зоопарком. В то же время даже если я поставлю по bt139 на каждый контур, повешу гигантский радиатор с активным охлаждением, то всё равно я не смогу подключать эти контуры по отдельности, так как весь ток ломанётся через включённый контур. И тут то симистор точно не выдержит — это раз, а поверхностная нагрузка подключённого контура резво увеличится в два раза.
Остановимся на самом первом варианте:

Всё на сегодня. Голова забита, поэтому мог накосячить. Буду благодарен, если кто-то ткнёт носом в ошибки.

Для быстрого нагрева и поддержания необходимой температуры, важно правильно подобрать размер топки для бани. К этому вопросу нужно подходить очень серьезно: печь с завышенной мощностью быстро прогреет помещение, но камни останутся холодными, получить пар не получится. Топка с недостаточной мощностью будет работать на максимальной температуре, что приведет к быстрому прогоранию металла. Выход один – подбирать размеры топки печи для бани индивидуально для каждой парной.

Как правильно рассчитать размер банной печи

От мощности отопительной конструкции зависят её габариты. Чем выше этот показатель, тем больше требуется сжечь топлива, следовательно, и объём топки тоже должен быть соответствующим. При расчёте мощности учитывают объём помещения. Что же влияет на его нагрев? В первую очередь — это температура окружающего воздуха и качество теплоизоляции стен.

На заметку! Для голого сруба без утепления необходимо использовать увеличивающий коэффициент.

Первоначально вычисляют объём помещения. Для этого перемножаем его длину, ширину и высоту. Полученное значение делим на два и получаем условное количество киловатт, необходимое на обогрев.

Кроме того, требуется нагреть камни для парилки, воду для мытья. При этом часть тепла вылетит в трубу. Потому расчётное количество киловатт следует умножить на 2,5-3. Это вариант расчёта для случая, если в парилке утеплены стены, и она не совмещена с моечной.

Если же сруб голый и нет теплоизоляции, то полученное значение умножаем ещё на 1,5.

Важно! Такие расчёты являются очень приблизительными, так как нет точных коэффициентов.

Теперь можно высчитать объём топки в литрах. Для этого мощность необходимо разделить на 0,5 или 0,6. Чтобы узнать её линейные размеры, нужно извлечь кубический корень из полученного значения. После произведённых расчётов нетрудно представить и габариты самого отопительного агрегата.

Какое оптимальное соотношение размера банной печи и помещения

Для оптимального прогрева воздуха параметры банной печи должны быть следующими:

  • соотношение размера топки к площади обогреваемого помещения 1:50 или же 1:70;
  • глубина топочного отверстия — 1:2 или 2:3;
  • объём топки к сечению дымохода должен находиться в пропорции 1:10.

Наиболее распространённые размеры банных печей:

  • Мощность 16 кВт, размер топки 55х55 см. Их используют в помещениях с объёмом 20–22 м ³. Высота отопительного агрегата от 89 до 143 см. Вместимость каменки от 60 до 150 кг камней. Такая печь, при одинаковой мощности, может выдавать большее количество пара.
  • Мощность до 28 кВт, размер топочного отверстия 63х63 см. С подобными объёмами топки для обогрева парной объёмом до 35 м ³ потребуется час-полтора. Высота печи от 98 до 158 см с загрузкой камня от 70 до 170 кг.
  • Мощность 40 кВт, размер топки 73х73 см, вместимость каменки — 250 кг. Способны отапливать помещения до 50 м ³. Такой агрегат позволяет париться на протяжении шести часов без дополнительной загрузки топлива.

Расчет печи для бани: необходимая мощность и объем топки

Ни у кого не вызывает сомнения то, что размеры печи для бани как-то зависят от мощности — чем она больше, тем больше топлива нужно сжечь, тем больше должен быть размер топки или количество нагревательных элементов. Справедливо и то, что мощность является производной от размеров помещения, которое предстоит обогревать. Следовательно, чем больше помещение, тем больше печь.

Поэтому первое, что следует сделать правильно — это рассчитать мощность агрегата, способного зимой и летом вывести вашу печь на нужный режим в разумные сроки.

ВАЖНО! В принципе, если очень долго топить даже маломощную печурку, она все же сможет нагреть помещение, но этот вариант не рассматривается, так как сроки явно будут «неразумными».

Итак, что такое «разумные сроки»? Кирпичная печь топится долго, меньше 4 часов на нее точно не уйдет. А металлическая может справиться за полчаса-час (в зависимости от времени года и температуры окружающей среды). Вот где-то так и будем считать.

Для начала же установим, что имеет значение при нагреве:

  • наличие теплоизоляции на стенах;
  • температура за окном.

Поэтому для голого сруба без теплоизоляции и даже без отделки вагонкой придется добавлять увеличивающие коэффициенты. А зимой баня всегда топится дольше, чем летом — при той же мощности.

Для начального расчета можно оттолкнуться и от объема помещения. Поделите его на два — получите весьма условное количество киловатт, требуемых от печки. Далее только умножение, ведь нужно нагреть еще и сам агрегат, камни в нем, кому-то надо согреть воду для моечной, а еще часть произведенного тепла обязательно улетит в трубу. Поэтому смело умножаем полученные киловатты на 2,5-3. И это будет цифра, которая верна для хоть как-то теплоизолированной парилки, не совмещенной с моечной.

В том случае, если теплоизоляции нет, только голый сруб, еще раз умножаем итог — теперь на 1,5.

Если же вашей печке предстоит греть не только парилку, но и соседние помещения, то пропускаем последний шаг, возвращаемся к данным предпоследнего умножения и множим его на 2. Этой мощности должно хватить и на смежные.

Внимание! К сожалению, стоит признать, что большинство расчетов такого уровня крайне приблизительны.

Тем не менее, не располагая более точными коэффициентами, мы продолжим. Наша задача — вычислить объем топки дровяной печи, который бы соответствовал требуемой мощности. В принципе, вычислить требуемое количество ТЭНов вы сможете сами — это намного проще, ведь известна мощность каждого нагревательного элемента.

Так вот, объем топки находится в следующей зависимости от мощности агрегата:

Мощность печи = 0,5 или 0,6 * объем топки в литрах,

откуда

Объем топки = мощность печи : 0,5 или 0,6.

Как видите, грубо можно прикинуть литраж топки как в два раза больший, чем требуемая мощность.

Остается только извлечь кубический корень, чтобы получить представление о линейных размерах топки. После этого уже можно представить себе размер печи для бани (сообразно выбранной конструкции).

Кстати! Не стоит думать, что подобная информация нужна только тем, кто самостоятельно изготовляет банную печь. Она пригодится и в том случае, если производитель «забыл» указать данные в паспорте агрегата, и тогда, когда вы просто хотите проверить рекламу приглянувшейся печурки.

Что ж, пора переходить к конкретике. Давайте рассмотрим линейные параметры наиболее интересных моделей, которые уже упоминались в наших рейтингах.

Размеры печей для бани: металлических

Все, что можно встретить на рынке — это металлические печи. Они могут быть стальными или чугунными, дровяными, электрическими или газовыми, но все они относятся к упомянутому классу. Так что с ними проблем быть не должно: производитель сам все расскажет.

Стальные и чугунные, причем большинство моделей для русской бани:

Модель Производитель Длина

мм

Глубина

мм

Высота

мм

«Анапа» «ИзиСтим» 420 730 800
«Ангара 2012» «Термофор» 415 595 800
«Таймыр» 415 605 800
«Везувий Русский пар» «Везувий» 660 860 1120
«Гефест ЗК» «Гефест» 500 855 700
«Жихорка» «Жар-Горыныч» 450 450 1300
«Золушка» 500 500 1800
«Емельяныч» «Теплосталь» 500 600 960
«Карелия 4» «Петрозаводскмаш» 630 630 1014
«Калита Русский пар» «Магнум» 650 800 1110/
«Сударушка Прима» «Инжкомцентр ВВД» 595 860 1130
«Чародейка Русский пар» 610 886 1042
«Классика паровая» «Ферингер» 480 810 800
«Малютка паровая» 460 790 740
«Гармония паровая» 550 870 900
«Кубань» «Теплодар» 500 700 865
«Лагуна» 330 690 855
Куткин 1.0 «Куткин» 460 450 900
Куткин 1.5 450 540 900
Куткин 2.0 450 620 900
«Славянка Русский пар» «Сварожич» 480 570 900
«Жар-птица Русский Пар» 640 770 1600
«Тройка-06M2» «Тройка» 320 700 1150
«Хангар» «Теклар» 440 670 800
«Этна» 500 900 1306
Harvia Classic 280 TOP «Харвия» 485 520 930
«Вулкан Этна» «Вулкан» 610 800 800
«Ермак Элит 16» «Ермак» 445 595 730
«Кирасир» Greivari 430 477 688
«Оса» «Термофор» 415 415 605
«Русь 12» «Теплодар» 335 690 810
«Сахара 24» 400 900 800
«Скиф» «Везувий» 500 700 580
«Тунгуска» «Термофор» 415 595 800
AITO AK Narvi 680 680 1390
Harvia M3 Harvia 390 430 710
Helo SL 20 Helo 410 520 730
Kastor KSIS-27 Kastor 500 650 920
Narvi 18 NM Narvi 460 525 820
«Олимп» FireCom 500 840 800
«Торнадо» «Компакт» 410 620 950

Что же касается электрокаменок, то размеры рассматриваемых моделей представлены в обзорах, которые имеются на нашем сайте. Один из них посвящен моделям отечественных производителей, другой — только электрокаменкам финской «Харвии», третий — другим финским компаниям, делающим электропечки для сауны и бани.

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*