Коротко. Чтобы подобрать блок ТЭН для нагрева воздуха, нужны три числа: расход воздуха, перепад температур и поправка на плотность с теплоёмкостью. Формула простая: мощность в киловаттах = расход (м³/ч) × перепад (°C) ÷ 3000. Ниже разбираем живой пример: канал 40×40 см, поток 6 м/с, нагрев с +20 до +65 °C, блок на 55 кВт.
Задача типовая для приточки, сушильной камеры или технологической линии: есть воздуховод, через него идёт поток, и его надо подогреть до нужной температуры. Вопрос один: какой мощности ставить блок ТЭН. Посчитаем по шагам на конкретных цифрах, а заодно покажем формулу, которой можно пользоваться для любого своего канала.
Сначала находим расход. Он равен площади сечения канала, умноженной на скорость потока.
Через такой канал за час проходит 3456 кубометров воздуха. Это и есть та масса, которую предстоит нагреть.
Дальше смотрим, какой перепад температур нужен. Он равен разнице между температурой на выходе и на входе.
Чем холоднее воздух на входе и чем горячее нужен на выходе, тем больше перепад и тем больше мощность. Поэтому зимнюю приточку всегда считают по самой низкой температуре, которая бывает в вашем регионе.
Мощность нагрева зависит от того, сколько воздуха проходит, на сколько градусов его греют, и от свойств самого воздуха: его плотности и теплоёмкости. В развёрнутом виде формула такая:
На практике плотность и теплоёмкость сворачивают в один коэффициент, и остаётся удобная прикидка для воздуха при обычных условиях:
Оба способа дают одно и то же: расчётная мощность нагрева около 52 киловатт. Это минимум, который физически нужен, чтобы поднять такой поток на 45 градусов.
Расчётные 52 кВт это идеальная цифра без потерь. В жизни часть тепла уходит через стенки канала, напряжение в сети гуляет, а трубки со временем покрываются пылью и хуже отдают тепло. Поэтому к расчёту добавляют небольшой запас, обычно 5–10 процентов.
Блок на 55 кВт держит выход +65 °C уверенно, даже когда на входе холоднее расчётного или сеть просела. Итоговые параметры примера собрали в таблицу.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Сечение канала | 0,40 × 0,40 м (0,16 м²) |
| Скорость потока | 6 м/с |
| Расход воздуха | 0,96 м³/с = 3456 м³/ч |
| Температура входа | +20 °C |
| Температура выхода | +65 °C |
| Перепад ΔT | 45 °C |
| Расчётная мощность | около 52 кВт |
| Блок ТЭН с запасом | 55 кВт |
На видео хорошо видно: трубки блока раскалены докрасна, а металл воздуховода вокруг них холодный. Так и должно быть. Тепло с трубок уносит проходящий поток, а не стенка канала. Воздух обдувает ТЭН со всех сторон и забирает почти всю мощность на себя.
Это сухой нагрев: элементы работают в воздухе, а не в воде. Здесь важно правило, которое отличает воздушные ТЭН от водяных. Поток снимает тепло с трубки, поэтому без обдува трубка мгновенно перегревается. Про то, как устроен такой нагрев, мы подробно писали в материале про сухие керамические ТЭН для нагрева воздуха, а готовые исполнения собраны на странице сухих ТЭН.
Для канала 40×40 см с потоком 6 м/с расход выходит 3456 м³/ч. Нагрев с +20 до +65 °C это перепад 45 градусов. Расчётная мощность около 52 кВт, с практическим запасом берём блок ТЭН на 55 кВт. Та же формула работает для любого вашего канала: посчитайте расход и перепад, разделите произведение на 3000, добавьте запас.
Соберём блок нужной мощности под размер канала и напряжение 220 или 380 В. Пришлите сечение канала, скорость или расход воздуха и температуры на входе и выходе, а мощность и компоновку подберём сами.
Оформить заявкуАвтор: Руслан Садыкбаев, производство ТЭН с 2017 года.