Поверхности напряженность

Расчет нагревательных элементов начинается с выбора допустимой удельной поверхностной мощности, т. е. мощности, выделяемой с единицы внешней поверхности нагревателя. Эта величина показывает, какое количество тепла может быть отдано с единицы поверхности нагревателя. Удельная поверхностная мощность зависит от температуры нагреваемого материала, а также от конструктивного выполнения нагревателей.

Установка типа СФОА ( 114) состоит из электрокалорифера /, диффузора 2, мягкого рукава 3, вентилятора 5, электродвигателя 6, которые через виброизоляторы 4 крепятся на раме 7. Установку поставляют в комплекте со щитом автоматики и датчиками температуры. Предусмотрены блокировки на: автоматическое отключение электрокалорифера при остановке электродвигателя вентилятора и отключение калорифера при повышении температуры на поверхности нагревателя выше 180°С. В схеме контроля предусмотрены блокировки и отключения нагревателей при остановке электродвигателя вентилятора и невозможности их включения при выключенном электродвигателе. Эти установки выпускают мощностью от 5 до 100 кВт.

В этих уравнениях: Рн — мощность печи, Вт; ^н — площадь поверхности нагревателя, м2; Тн и Гизд — тем-

представляет собой эффективную (активную) площадь поверхности нагревателя, численно равную площади поверхности идеального нагревателя, работающего при тех же температурных условиях и при одинаковых значениях коэффициентов теплового излучения материала нагревателя и материала нагреваемого изделия.

В этих уравнениях: Рн — мощность нагревателя на каждую ветвь одной фазы, Вт; wKOa — допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя выбранной конструкции (по 2.15 и табл. 2.1), Вт/м2; w№U— — г^идОэф; УФ — напряжение на ветви фазы нагревателя (согласно выбранной схеме соединений), В; FH — площадь поверхности нагревателя, м2; Ra — сопротивление одной ветви фазы нагревателя, Ом; Ьн — длина нагревателя (проволоки или ленты) на одну ветвь фазы, м; / — сечение нагревателя, м2; рг — удельное электрическое сопротивление материала нагревателя при рабочей температуре, Ом-м.

В первом уравнении, заменив площадь поверхности нагревателя через произведение его периметра и длины: FH=HLS, получим выражение для длины нагревателя:

Подбор необходимого по мощности и производительности калорифера можно производить при помощи графиков. На VI. 14 по оси абсцисс отложена скорость воздуха и, а по оси ординат— разность температур Д?, по которым определяют перепад температур воздуха на выходе и входе калорифера (A^i= = ^вых—/вх) и перепад температур поверхности нагревателя и воздуха на выходе MS калорифера СФО-25 (А^2 = ^ст—^вых). Под осью абсцисс указаны значения производительности калорифера. На VI. 15 приведены минимальные значения скорости воздуха для калорифера СФО-25 в зависимости от температуры входящего воздуха при условии, что температура на поверхности нагревателей не выше 150° С.

При температурах входящего воздуха и его скорости, лежащих в области I, работа калорифера сопряжена с недопустимым перегревом нагревателей. Если температуры входящего воздуха лежат в области II, то допускается работа на скоростях, лежащих в области I. При скорости воздуха, выше указанных на графике, можно работать при любых температурах входящего воздуха, не боясь повышения температуры на поверхности нагревателя более 150° С.

температуру входящего воздуха t^, по графику VI. 15 проверяют возможность работы на выбранной скорости при температуре на поверхности нагревателя не выше 150° С. Затем согласно VI. 14 по выбранной скорости находят перепад температур воздуха в калорифере Д^, а также перепады температур на поверхности нагревателя и воздуха на выходе из калорифера

Д/2- По найденным значениям определяют температуру выходящего воздуха /вых и температуру на поверхности нагревателя ?ст, которая не должна превышать 150° С. Если перепад темпе-ратур в калорифере равен или близок к заданному, то устанавливают один калорифер; если намного меньше заданного — устанавливают несколько калориферов.

Печи с нагревателями из дисилицида молибдена могут обеспечить температуру до 1650—1700°С при определенных условиях их эксплуатации. По сравнению с нагревателями из Sic дисилицидмолибденовые нагреватели обладают высокой электропроводностью, менее прочны и термостойки, имеют большую ползучесть. Однако достоинством нагревателей из дисилицида молибдена является их высокая стойкость против окисления благодаря образующейся на поверхности нагревателя пленке из SiO2. Нагреватели устойчиво работают в окислительных и нейтральных газовых средах при температуре до 1700°С. В восстановительных средах температура снижается: в среде водорода до 1350°С, в среде СО — до 1500°С. При температурах более 1300°С нагреватели из MoSig деформируются даже под действием собственной массы. Поэтому нагреватели из MoSi2 устанавливают только в вертикальном положении. По конструкции их выполняют в U-образной форме. Это определенным образом сказывается на конструкции печи. В нашей стране выпускают нагреватели длиной до 1500 мм и длиной рабочей части 180—800 мм.

Напряженность поля вне шара и на его поверхности находят, предполагая, что заряд — Q сосредоточен в центре шара.

Из теоремы Гаусса вытекает важное следствие, что электрический заряд на заряженном проводящем теле любой формы распределяется на его поверхности или, точнее, в весьма тонком слое вблизи поверхности. Напряженность поля внутри проводника при статическом состоянии зарядов должна быть равна нулю. Действительно, при наличии электрического поля в проводящей среде свободные электрически заряженные частицы придут в движение и, следовательно, статическое состояние установится только тогда, когда напряженность поля внутри проводника во всем его объеме станет равной нулю. Поэтому, проводя любую замкнутую поверхность внутри проводящего тела, получим поток ЧЕ = ф Е ds сквозь эту

Из курса теоретических основ электротехники известно, что в металлическом цилиндре, помещенном во внешнее однородное поле с напряженностью Л?, происходит смещение зарядов, в результате чего электрическое поле внутри цилиндров полностью компенсируется, а в точках / и 2 на его поверхности напряженность поля удваивается, т. е. становится равной 2А?. Если учесть показанное на 3-7 направление векторов напряженности поля, то очевидно, что в точке 1 результирующая напряженность поля максимальна:

Отсюда следует, что если внешнее поле у эмиттирующей поверхности имеет напряженность, достаточную для полной компенсации тор'Мозящего действия потенциального барьера, то даже при низких температурах можно металл получить значительную электронную эмиссию. Подсчитано, что для компенсации потенциального барьера необходимо иметь у поверхности напряженность поля порядка 108 В/см. Однако уже при напряженности поля порядка 106 В/см наблюдается значительная электронная эмиссия с холодных поверхностей. Это связано с тем, что при очень узком потенциальном барьере существует, \ как известно из квантовой меха- \ ники, конечная вероятность про- ' никновения электронов сквозь барьер без затраты энергии. Технически получить значение напряженности 'поля, достаточное для возникновения электростатической эмиссии, трудно, однако уже имеются приборы, использующие это явление. Кроме того, достаточную напряженность поля можно получить созданием вблизи 'поверхности металла слоя положительных ионов (например, ионизированных -паров ртути над поверхностью жидкой ртути).

Найти высоту расположения первого провода hlt если в точке М, находящейся в воздухе на расстоянии а = 1 см от поверхности^ напряженность магнитного поля равна нулю.

21.23р. Прямолинейный длинный изолированный провод, по которому протекает ток / = 60 А, расположен в воздухе параллельно плоской поверхности стальной плиты на расстоянии h = 2 см от нее ( 21.6, в). Относительная магнитная проницаемость стали fi-> оо. Найти напряженность магнитного поля в точках а и Ь. Координаты точек а и Ь: ха = 0; уа — 0; хь = 3 см; у,, = 2 см.

22.13. Плоская электромагнитная волна проникает из воздуха в проводящую среду. Удельная проводимость проводящей среды Y = — 1 См/м, ее относительная магнитная проницаемость ц = 1. Фронт волны параллелен поверхности проводящей среды. На расстоянии 10 см от поверхности напряженность электрического поля меняется по закону EI = ?m sin (со t -f- 30°) В/м. В момент времени t = 0 напряженность электрического поля на глубине 25 см Ez — —10 В/м. Частота колебаний / = 107 Гц.

Найти высоту расположения первого провода hlt если в точке М, находящейся в воздухе на расстоянии а = 1 см от поверхности^ напряженность магнитного поля равна нулю.

21.23р. Прямолинейный длинный изолированный провод, по которому протекает ток / = 60 А, расположен в воздухе параллельно плоской поверхности стальной плиты на расстоянии h = 2 см от нее ( 21.6, в). Относительная магнитная проницаемость стали fi-> оо. Найти напряженность магнитного поля в точках а и Ь. Координаты точек а и Ь: ха = 0; уа — 0; хь = 3 см; у,, = 2 см.

22.13. Плоская электромагнитная волна проникает из воздуха в проводящую среду. Удельная проводимость проводящей среды Y = — 1 См/м, ее относительная магнитная проницаемость ц = 1. Фронт волны параллелен поверхности проводящей среды. На расстоянии 10 см от поверхности напряженность электрического поля меняется по закону EI = ?m sin (со t -f- 30°) В/м. В момент времени t = 0 напряженность электрического поля на глубине 25 см Ez — —10 В/м. Частота колебаний / = 107 Гц.

Полученные выражения для напряженностей электрического и магнитного полей прежде всего свидетельствуют о том, что амплитуды напряженностей по мере проникновения волны в глубь проводящей среды в случае плоской волны убывают по показательному закону. Кроме того, начальная фаза колебаний изменяется пропорционально г, причем по мере проникновения волны в глубь среды колебания все более запаздывают по фазе по отношению к колебаниям на поверхности среды. Во всех точках среды, в том числе и на ее поверхности, напряженность электрического поля опережает по фазе напряженность магнитного поля на угол л/4.