Мощность, необходимая для электропрогрева бетона, зависит от модуля поверхности прогреваемой конструкции, температуры прогрева, температуры наружного воздуха, начальной температуры бетона, характера опалубки, утепления и, особенно, от скорости разогрева бетона.

Часовой расход электроэнергии в период разогрева бетона больше, чем в период его изотермического прогрева, и складывается из тепловой энергии, затрачиваемой на повышение температуры бетона:

                                кДж/(кг^.К)                                     (5.25)

и тепловой энергии, идущей на покрытие теплопотерь через ограждения бетона в наружный воздух:

                              кДж/(кг^.К)                             (5.26)

Для упрощения расчетов по формулам (5.25) и (5.26) тепло, выделяемое цементом в результате химической реакции во время разогрева и изотермического прогрева, можно не учитывать.

Максимальная мощность (кВт∙ч), требуемая для разогрева 1 м³ бетона, определяется по формуле

                             кВт^.ч                          (5.27)

Во время изотермического прогрева повышения температуры бетона не происходит, и следовательно, потребная мощность (кВт∙ч) для поддерживания температуры 1 м³ бетона в этот период определяется выражением

                          кВт^.ч                                         (5.28)

Эти мощности могут быть подсчитаны также по номограмме, приведенной на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Номограмма для нахождения мощностей  и

(в скобках используется шкала значений при  > 65)

   Общий расход электроэнергии (кВт∙ч/м³)  для обеспечения выбранного теплового режима в течение всего срока прогрева определяется по формулам:

– при разогреве и изотермическом прогреве бетона:

;    (5.29)

– при разогреве без изотермического прогрева:

                  (5.30)

Для подсчета мощности и расхода электроэнергии можно также воспользоваться данными таблиц 5.16 и 5.17.

Таблица 5.16.

Удельная мощность при электропрогреве, кВт∙ч

Таблица 5.17.

Расход электроэнергии, кВт∙ч/м³ , при электропрогреве бетона

При бетонировании конструкций зимой при температуре наружного воздуха ниже -10 ⁰С используется электропрогрев бетона. При этом методе необходимо иметь информацию о максимальной мощности трансформатора и общем расоде энергии.

Расчет электронагревателей

При расчете электронагревателей устанавливают тепловую мощность

(кВт∙ч), отдаваемую нагревателем, и  температуру нагретого воздуха

в тепляке.

Тепловая мощность нагревателя должна обеспечивать нагрев бетона, а также компенсировать теплопотери. Температура воздуха в тепляке принимается не выше 40°С. Теплоотдача нагревателя зависит от его расположения в нагревательном приборе. Поверхность проводника, осуществляющая нагревание воздуха:

                                     (5.31)

где            d – диаметр проводников, мм;

         l – длина проводника, м;

        μ – коэффициент, значение которого зависит от характера расположения проводника в нагревателе: μ =1 –  для свободно расположенных проводников ; μ =0,8 – для проводников, имеющих форму цилиндрических (свободно висящих) спиралей; μ =0,6 – для проводников, навитых на изолированный держатель (например, трубу).

Расчеты проволочных электронагревательных приборов производят в следующем порядке:

1) определяют расчетные значения напряжения питающего тока U (В) и тепловую мощность (кВт/ч);последнюю — путем теплотехнического расчета;

2) выбирают в соответствии с наличием ассортимента материал и диаметр проволоки d (мм);

3) выбирают температуру накала проволоки  (ºС) в пределах, указанных в таблице 5.18;

4) в соответствии с выбранным значением температуры накала и материалом определяют удельное сопротивление проводника (Ом∙мм²/м) по формуле

                                           (5.32)

Где а и  – коэффициенты, зависящие от материала проволоки (см. табл. 5.18).

Удельное сопротивление также можно определить по графику (рис.5.6).

Рис.5.6. График для определения удельного сопротивления проводников из различных материалов: 1 – сталь; 2 – нихром; 3 – фехраль; 4 – константан  

Таблица 5.18 

Значения коэффициентов а и  для расчета удельного сопротивления проводников

Материал проволоки	а		ºС
Сталь	0,1092	0,00054	400
Нихром	1,0945	0,00275	900
Фехраль	1,2478	0,000113	800
Константан	0,4795	0,000024	500
Никелин	0,4198	0,00008	500

В зависимости от температуры накала по таблице  5.19 определяют величину коэффициента поверхностной теплоотдачи проводника α.

Таблица 5.19   

Значения коэффициента поверхностной теплоотдачи,  ккал/м² час град, металлических проводников разных диаметров (по данным Н. И. Пентковского)

В соответствии с установленными выше величинами, а также с характером расположения проводника в нагревателе определяют температуру воздуха (ºС), достигаемую в результате  его нагрева:

                         (5.33)

Полученное значение  должно быть не ниже значения, принятого при теплотехническом определении величины ; допускается превышение до 10%, если температура воздуха остается в пределах, указанных в технических условиях. При неудовлетворительном результате определения  необходимо произвести пересчет на измененные условия расчета (диаметр проволоки, материал, температура накала, напряжение).

Если величина

                        (5.34)

А₁- коэффициент характеристик свойства бетона

получается равной или превышающей разность температур , то нагреватель должен быть разделен на п отдельных элементов, включаемых параллельно.

При этом расчет каждого элемента производится на тепловую мощность , а величина А уменьшается обратно пропорционально квадрату величины п.

                                                       (5.35)

После окончательного подбора всех приведенных выше факторов определяют длину проводника (м)

                                         (5.36)

и приступают к конструированию нагревателя.

При конструировании цилиндрических спиралей следует принимать:

а) шаг спирали, т. е. расстояние между смежными витками:

б) средний диаметр спирали:

                                           (5.37)

для нихрома –  для фехраля и стали –

в) длину спирали:

                                          (5.38)

где m – шаг спирали