Design eines Runddrahtelements
Wobei:
V Spannung (Volt) W Leistung (Watt) S Oberflächenbelastung (W/cm2) Rt Elementwiderstand bei Betriebstemperatur (Ohm) R Elementwiderstand bei 20o C (Ohm) F Temperatur-Widerstands-Koeffizient I Drahtlänge (mm)
Beispiel:
1. Zur Berechnung des erforderlichen Drahtdurchmessers und der erforderlichen Drahtlänge für ein 750W/240V-Heizstabelement mit einer maximalen Betriebstemperatur von 1100o C ergibt sich folgender Gesamtwiderstand für das Element bei Betriebstemperatur (Rt):
2. Bei Verwendung von RW80-Draht ergibt sich ein Temperatur-Widerstands-Koeffizient (F) von 1,071 bei 1100o C. Der Gesamtwiderstand des Elements bei 20o C (R) beträgt damit:
3. Wenn die Abmessungen des Heizstabes bekannt sind, kann die Länge des Drahts, mit dem er umwickelt werden soll, geschätzt werden (siehe Wendel- oder Spiralelemente). Daraus ergibt sich folgende Berechnung für den erforderlichen Widerstand pro Meter Draht:
Beispiel: Drahtlänge von 9 Metern
4. Ein RW80-Draht mit einem Durchmesser von 0,417 mm hat einen Widerstand von 7,91 Ohm/m (siehe Lagergrößen). Dieser Wert kommt dem Wert von 7,97 Ohm/m am nächsten.
5. Überprüfung der tatsächlichen Drahtlänge (L):
Bei einer Änderung der Drahtlänge kann es erforderlich sein, die Zahl der Wicklungen zu erhöhen oder zu verringern (Ändern der Drahtteilung), um den erforderlichen Gesamtwiderstand zu erzielen.
6. Überprüfung der Oberflächenbelastung (S):
Der für die Oberflächenbelastung angegebene Wert sollte in den in dieser Tabelle für ein Heizstabelement genannten Wertebereich fallen. Dabei ist zu beachten, dass ein höherer Wert zu einem heißeren Element führt. Die Oberflächenbelastung kann höher oder geringer sein, je nachdem ob eine bessere oder schlechtere Wärmeübertragung berücksichtigt werden soll oder die Lebensdauer des Elements entscheidend ist.
Wenn der von Ihnen berechnete Wert für die Oberflächenbelastung zu hoch oder zu niedrig ist, führen Sie die Berechnung erneut durch und ändern Sie dabei eine oder mehrere der folgenden Größen:
- Drahtlänge und -durchmesser
- Güte der Legierung