Расчёт фена

[kaa1212]

Ищу методику расчёта фена, все основные условия на рисунке.
Влиянием мотора и материалом корпуса трубы на тепловые потери пренебрегаем.
В итоге хочу определить параметры проволоки нагревателя.

Задача наверняка легко решаема, ищу так же литературу по данной задаче.

[Yurkin2007]

Тепло, выделяемое нагревателем в единицу времени, расходуется на нагревание массы воздуха, проходящего через заданное сечение за единицу времени. Зная поперечное сечение, скорость и теплоёмкость воздуха и перепад температуры легко рассчитать необходимую мощность нагревателя.
Зная напряжение и мощность можно рассчитать электрическое сопротивление нагревателя.
Зная удельное сопротивление нихрома и диаметр проволоки нагревателя, модно рассчитать необходимую длину проволоки.

... ищу так же литературу по данной задаче.

Я бы порекомендовал учебник физики для 8 класса средней школы.

[Sukhanov]

Можно чуть проще, но тоже из 8-го класса:
Надо за секунду нагревать 1571 куб см воздуха с 20 до 100гр.Ц.....то что Yurkin2007написал....
Примерно 3.0 м нихромовой проволки Ф 0.2 мм.
Но правильно теплообменник намотать не получится, будут потери эффективности теплообмена, придётся повышать температуру повышая мощность нагрева, снижая сопротивление проволоки увеличением её Ф процентов на 30-50
Итого 3 метра нихромовой проволоки Ф 0.3мм
Это без учета изменения сопротивления нихромовой проволоки разогретой до 400гр.Ц.

С уважением, Сергей.

[Scadauser]

Ничего вы не посчитаете, никаких 8 классов не хватит, и даже профильного высшего не хватит. Недостаточно данных. Невозможно посчитать температуру спирали, теплообмен, погрешности будут в разы. Задача только на первый взгляд кажется простой. Делать надо экспериментально.

[Yurkin2007]

Недостаточно данных. Невозможно посчитать температуру спирали, теплообмен,.

Температура спирали никого не колышет. Хоть нагрета до ярко-красного свечения, хоть едва тлеет - не колышет.
Если не учитывать утечку тепла через крепление нагревателя и стенки фена, то всё тепло, выработанное электричеством, перейдет в повышение температуры воздуха. КПД 100%. Простой закон сохранения энергии. Определение теплоёмкости: сколько нужно джоулей, чтобы нагреть килограм вещества на градус. Этим электрическим джоулям просто деваться некуда, они нигде не накапливаются, вылетают вместе с горячим воздухом ...

[Scadauser]

Простой закон сохранения энергии. Определение теплоёмкости: сколько нужно джоулей, чтобы нагреть килограм вещества на градус.

Это да, это в пределах школьной физики, особенно радует закон сохранения энергии.
Только как это поможет

определить параметры проволоки нагревателя

?

Примерно 3.0 м нихромовой проволки Ф 0.2 мм

Вот так, да? Для этого вообще в школу не надо было ходить, достаточно разломать на помойке фен.

Температура спирали никого не колышет

Она колышет саму спираль. Возможны варианты - спираль раскаляется добела и сгорает и спираль весом в полкило, нагревающаяся градусов до двухсот. А истина где-то посередине. Вот ТС и спрашивает, как её рассчитать.

[Sukhanov]

А истина где-то посередине.

Ну так дайте человеку решение.
А то и путь показали...
Даже ответ дали
Конечно истина где-то посередине!?
По середине школьного учебника физики!!...

Мои 3 метра нихрома - результат противоположной практической задачи (лет 10 тому): был нихром...надо было отмотать нужную длину под требуемые параметры воздушного потока и температуры на выходе (практически как в данных этой задачи).

С уважением, Сергей

[Scadauser]

Ну так дайте человеку решение.

Не представляю даже, с какого конца за задачу браться. Ведь вопрос не только в температуре нагревателя, это ещё не все подводные камни. Дело ещё в том, что температура воздуха непосредственно у сопла - это одно, а температура хотя бы в 10-20 см. - совсем другое. Масса воздуха, которая увлекается стуёй, может в несколько раз превосходить нагнетаемую вентилятором, и температура на таком расстоянии будет существенно, в разы меньше. Чтобы убедиться в этом, попробуйте надуть полиэтиленовый пакет, плотно прижав его к губам - получится литров 6 максимум. Чуть отодвинув пакет от рта, легко можно надуть 20 и даже 50 литров. Принцип инжекционного насоса.
Однажды я простудился, монтируя щит на расстоянии 3 метра от тепловой пушки, которая дула на меня. Было холодно, и уже на таком расстоянии тепла от неё совершенно не ощущалось. Приходилось подходить к ней, чтобы отогреть руки, чуть не вплотную. В итоге она надула мне сильнейший насморк, перешедший в ОРЗ.
Я думаю, задачу надо решать, опытным путём подобрав проволоку для нагревателя с запасом по мощности, и применить терморегулятор с термопредохранителем на случай перегрева и остановки вентилятора. Примерно так, как сделано в фенах паяльных станций. Это будет проще, чем рассчитать всё это.

[Sukhanov]

Не представляю даже, с какого конца за задачу браться....

??
Всё ведь на картинке!! имеем теплоизолированую трубу постоянного диаметра, с постоянным потом воздуха, перед нагревателем температура всегда 20гр.Ц., после нагревателя должно быть 100гр (100 гр будет и в 20 см от нагревателя, если поток воздуха всё ещё будет заключён в эту трубу)
Задача сводится к нагреву до определённой температуры, объёма воздуха за единицу времени ...
Если что то смущает, давайте примем, что теплообменник (нихромовая спираль) - близок к идеальному.

С уважением, Сергей.

[michvl]

давайте примем, что теплообменник (нихромовая спираль) - близок к идеальному

Принять можно все что угодно, но на самом деле эффективность или теплоотдачу нагревателя надо расчитать, что-то вроде теплового сопротивления радиатора для транзисторов. Очевидно, она зависит от площади поверхности и конфигурации нагревателя. Если на пальцах, то проволока длиной 1 м и сечением 0,1 кв.мм и проволока 10 м сечением 1 кв. мм будут греть поток воздуха по-разному. Кроме того, нужно определить оптимальную температуру, до которой должен охлаждаться нагреватель под действием потока заданной величины. Без этого задачу не решить. Для инженера-теплотехника это, наверное, несложно, а для электронщиков - темный лес.