Нихром температура нагрева: Нагреватели. Методика и примеры расчета. Статья

Нагреватели. Методика и примеры расчета. Статья

Нихром Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Фехраль Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Нихром в изоляции Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Титан Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Вольфрам Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Молибден Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Кобальт Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Термопарная проволока Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Провода термопарные Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Никель Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Монель Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Константан Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Мельхиор Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Твердые сплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Порошки металлов Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Нержавеющая сталь Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Жаропрочные сплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ферросплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Олово Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Тантал Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ниобий Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ванадий Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Хром Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Рений Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Прецизионные сплавы Продукция Описание Магнитомягкие Магнитотвердые С заданным ТКЛР С заданной упругостью С высоким эл. сопротивлением Сверхпроводники Термобиметаллы Статья «Нагреватели. Методика и примеры расчета» содержит обзор по расчету нагревателей электрических печей. Рассматриваются материалы, используемые для изготовления нагревателей, их свойства, достоинства и недостатки, условия работы (нихром, вольфрам, молибден и др.), описана цель расчета нагревателей, приведены методики, описанные на конкретных примерах. Также статья содержит справочные таблицы и ссылки на ГОСТы, необходимые для проведения расчета нагревателей электрических печей. На странице представлена только выдержка из статьи «Нагреватели. Методика и примеры расчета». Рассчитать нагреватели электрической печи Калькулятор нагревателей электрических печей Параметры электрической печи Параметры нагревателя Диаметр нагревателя, мм ? Размеры нагревателей (толщина x ширина), мм Выбрать из стандартных размеров (толщина х ширина), мм ? Изменить размер на стандартный 0,1х600,1х1000,1х2000,1х4000,2х2,50,2х80,2х600,3х1,850,3х600,3х4000,35х2,350,35х2,40,5х2,250,5х60,5х81,0х61,0х101,0х151,0х201,2х201,5х101,5х121,5х152,0х102,0х202,0х252,0х302,0х402,5х202,5х252,5х302,5х603,0х203,0х303,0х40 Толщина нагревателя, мм ? Ширина нагревателя, мм ? Длина нагревателя, м ? Масса нагревателя, кг ? Общая длина нагревателей, м ? Общая масса нагревателей, кг ? *Результаты расчета нагревателей электрических печей, выполненного с помощью данного калькулятора, носят информативный характер. Расчет основан на подходе, рассмотренном в книге «Типовые расчеты по электрооборудованию», Дьяков В.И., а также в статье «Нагреватели. Методика и примеры расчета», Никонов Н. В., и содержит ряд допущений. В каждом конкретном случае могут появиться дополнительные условия, связанные с конструктивными особенностями печи, а также условиями эксплуатации. Очень часто при желании сделать или отремонтировать нагреватель электропечи своими руками у человека появляется много вопросов. Например, какого диаметра взять проволоку, какова должна быть ее длина или какую мощность можно получить, используя проволоку или ленту с заданными параметрами и т.д. При правильном подходе к решению данного вопроса необходимо учитывать достаточно много параметров, например, силу тока, проходящего через нагреватель, рабочую температуру, тип электрической сети и другие. В данной статье приводятся справочные данные о материалах, наиболее распространенных при изготовлении нагревателей электрических печей, а также методика и примеры их расчета (расчета нагревателей электрических печей). Непосредственно нагреватель – один из самых важных элементов печи, именно он осуществляет нагрев, имеет наибольшую температуру и определяет работоспособность нагревательной установки в целом. Поэтому нагреватели должны соответствовать ряду требований, которые приведены ниже. Требования к нагревателям Основные требования к нагревателям (материалам нагревателей): Нагреватели должны обладать достаточной жаростойкостью (окалиностойкостью) и жаропрочностью. Жаропрочность — механическая прочность при высоких температурах. Жаростойкость — сопротивление металлов и сплавов газовой коррозии при высоких температурах (более подробно свойства жаростойкости и жаропорочности описаны на странице Жаропрочные сплавы и стали). Нагреватель в электропечи должен быть сделан из материала, обладающего высоким удельным электрическим сопротивлением. Говоря простым языком, чем выше электрическое сопротивление материала, тем сильнее он нагревается. Следовательно, если взять материал с меньшим сопротивлением, то потребуется нагреватель большей длины и с меньшей площадью поперечного сечения. Не всегда в печи может быть размещен достаточно длинный нагреватель. Также стоит учитывать, что, чем больше диаметр проволоки, из которой сделан нагреватель, тем дольше срок его службы. Примерами материалов, обладающих высоким электрическим сопротивлением являются хромоникелевый сплав нихром Х20Н80, Х15Н60, железохромоалюминиевый сплав фехраль Х23Ю5Т, которые относятся к прецизионным сплавам с высоким электрическим сопротивлением. Малый температурный коэффициент сопротивления является существенным фактором при выборе материала для нагревателя. Это означает, что при изменении температуры электрическое сопротивление материала нагревателя меняется не сильно. Если температурный коэффициент электросопротивления велик, для включения печи в холодном состоянии приходится использовать трансформаторы, дающие в начальный момент пониженное напряжение. Физические свойства материалов нагревателей должны быть постоянными. Некоторые материалы, например карборунд, который является неметаллическим нагревателем, с течением времени могут изменять свои физические свойства, в частности электрическое сопротивление, что усложняет условия их эксплуатации. Для стабилизации электрического сопротивления используют трансформаторы с большим количеством ступеней и диапазоном напряжений. Металлические материалы должны обладать хорошими технологическими свойствами, а именно: пластичностью и свариваемостью, — чтобы из них можно было изготовить проволоку, ленту, а из ленты — сложные по конфигурации нагревательные элементы. Также нагреватели могут быть изготовлены из неметаллов. Неметаллические нагреватели прессуются или формуются, превращаясь в готовое изделие. Материалы для изготовления нагревателей Наиболее подходящими и самыми используемыми в производстве нагревателей для электропечей являются прецизионные сплавы с высоким электрическим сопротивлением. К ним относятся сплавы на основе хрома и никеля (хромоникелевые), железа, хрома и алюминия (железохромоалюминиевые). Марки и свойства данных сплавов рассмотрены в ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки». Представителями хромоникелевых сплавов является нихром марок Х20Н80, Х20Н80-Н (950-1200 °С), Х15Н60, Х15Н60-Н (900-1125 °С), железохромоалюминиевых – фехраль марок Х23Ю5Т (950-1400 °С), Х27Ю5Т (950-1350 °С), Х23Ю5 (950-1200 °С), Х15Ю5 (750-1000 °С). Также существуют железохромоникелевые сплавы — Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ. Перечисленные выше сплавы обладают хорошими свойствами жаропрочности и жаростойкости, поэтому они могут работать при высоких температурах. Хорошую жаростойкость обеспечивает защитная пленка из окиси хрома, которая образуется на поверхности материала. Температура плавления пленки выше температуры плавления непосредственно сплава, она не растрескивается при нагреве и охлаждении. Приведем сравнительную характеристику нихрома и фехрали. Достоинства нихрома: хорошие механические свойства как при низких, так и при высоких температурах; сплав крипоустойчив; имеет хорошие технологические свойства – пластичность и свариваемость; хорошо обрабатывается; не стареет, немагнитен. Недостатки нихрома: высокая стоимость никеля — одного из основных компонентов сплава; более низкие рабочие температуры по сравнению с фехралью. Достоинства фехрали: более дешевый сплав по сравнению с нихромом, т.к. не содержит никель; обладает лучшей по сравнению с нихромом жаростойкостью, напрмер, фехраль Х23Ю5Т может работать при температуре до 1400 °С (1400 °С — максимальная рабочая температура для нагревателя из проволоки Ø 6,0 мм и более; Ø 3,0 — 1350 °С; Ø 1,0 — 1225 °С; Ø 0,2 — 950 °С). Недостатки фехрали: хрупкий и непрочный сплав, данные негативные свойства особенно сильно проявляются после пребывания сплава при температуре большей 1000 °С; т.к. фехраль имеет в своем составе железо, то данный сплав является магнитным и может ржаветь во влажной атмосфере при нормальной температуре; имеет низкое сопротивление ползучести; взаимодействует с шамотной футеровкой и окислами железа; во время эксплуатации нагреватели из фехрали существенно удлиняются. Также сравнение сплавов фехраль и нихром производится в статье Сравнение сплавов фехраль и нихром. В последнее время разработаны сплавы типа Х15Н60Ю3 и Х27Н70ЮЗ, т.е. с добавлением 3% алюминия, что значительно улучшило жаростойкость сплавов, а наличие никеля практически исключило имеющиеся у железохромоалюминиевых сплавов недостатки. Сплавы Х15Н60ЮЗ, Х27Н60ЮЗ не взаимодействуют с шамотом и окислами железа, достаточно хорошо обрабатываются, механически прочны, нехрупки. Максимальная рабочая температура сплава Х15Н60ЮЗ составляет 1200 °С. Помимо перечисленных выше сплавов на основе никеля, хрома, железа, алюминия для изготовления нагревателей применяют и другие материалы: тугоплавкие металлы, а также неметаллы. Среди неметаллов для изготовления нагревателей используют карборунд, дисилицид молибдена, уголь, графит. Нагреватели из карборунда и дисилицида молибдена используют в высокотемпературных печах. В печах с защитной атмосферой применяют угольные и графитовые нагреватели. Среди тугоплавких материалов в качестве нагревателей могут использоваться вольфрам, молибден, тантал и ниобий. В высокотемпературных вакуумных печах и печах с защитной атмосферой применяются нагреватели из молибдена и вольфрама. Молибденовые нагреватели могут работать до температуры 1700 °С в вакууме и до 2200 °С – в защитной атмосфере. Такая разница температур обусловлена испарением молибдена при температурах выше 1700 °С в вакууме. Вольфрамовые нагреватели могут работать до 3000 °С. В особых случаях применяют нагреватели из тантала и ниобия. Обычно в качестве исходных данных для расчета нагревателей электрических печей выступают мощность, которую должны обеспечивать нагреватели, максимальная температура, которая требуется для осуществления соответствующего технологического процесса (отпуска, закалки, спекания и т.д.) и размеры рабочего пространства электрической печи. Если мощность печи не задана, то ее можно определить по эмпирическому правилу. В ходе расчета нагревателей требуется получить диаметр и длину (для проволоки) или площадь сечения и длину (для ленты), которые необходимы для изготовления нагревателей. Также необходимо определить материал, из которого следует делать нагреватели (данный пункт в статье не рассматривается). В данной статье в качестве материала для нагревателей рассматривается хромоникелевый прецизионный сплав с высоким электрическим сопротивлением нихром Х20Н80, который является одним из самых популярных при изготовлении нагревательных элементов. Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной мощности печи (простой расчет) Пожалуй, наиболее простым вариантом расчета нагревателей из нихрома является выбор диаметра и длины нихромовой проволоки при заданной мощности нагревателя, питающего напряжения сети, а также температуры, которую будет иметь нагреватель. Несмотря на простоту расчета, в нем имеется одна особенность, на которую мы обратим внимание ниже. Пример расчета диаметра и длины нагревательного элемента Исходные данные: Устройство мощностью P = 800 Вт; напряжение сети U = 220 В; температура нагревателя 800 °C. В качестве нагревательного элемента используется нихромовая проволока Х20Н80. 1. Сначала необходимо определить силу тока, которая будет проходить через нагревательный элемент:     I = P / U = 800 / 220 = 3,63 А. 2. Теперь нужно найти сопротивление нагревателя:     R = U / I = 220 / 3,63 = 61 Ом; 3. Исходя из значения полученной в п. 1 силы тока, проходящего через нихромовый нагреватель, нужно выбрать диаметр проволоки. И этот момент является важным. Если, например, при силе тока в 6 А использовать нихромовую проволоку диаметром 0,4 мм, то она сгорит. Поэтому, рассчитав силу тока, необходимо выбрать из таблицы соответствующее значение диаметра проволоки. В нашем случае для силы тока 3,63 А и температуры нагревателя 800 °C выбираем нихромовую проволоку с диаметром d = 0,35 мм и площадью поперечного сечения S = 0,096 мм2. Общее правило выбора диаметра проволоки можно сформулировать следующим образом: необходимо выбрать проволоку, у которой допустимая сила тока не меньше, чем расчетная сила тока, проходящего через нагреватель. С целью экономии материала нагревателя следует выбирать проволоку с ближайшей большей (чем расчетная) допустимой силой тока. Таблица 1 Допустимая сила тока, проходящего через нагреватель из нихромовой проволоки, соответствующая определенным температурам нагрева проволоки, подвешенной горизонтально в спокойном воздухе нормальной температуры Диаметр нихромовой проволоки, мм Площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм2 Температура нагрева нихромовой проволоки, °C 200 400 600 700 800 900 1000 Максимальная допустимая сила тока, А 5 19,6 52 83 105 124 146 173 206 4 12,6 37,0 60,0 80,0 93,0 110,0 129,0 151,0 3 7,07 22,3 37,5 54,5 64,0 77,0 88,0 102,0 2,5 4,91 16,6 27,5 40,0 46,6 57,5 66,5 73,0 2 3,14 11,7 19,6 28,7 33,8 39,5 47,0 51,0 1,8 2,54 10,0 16,9 24,9 29,0 33,1 39,0 43,2 1,6 2,01 8,6 14,4 21,0 24,5 28,0 32,9 36,0 1,5 1,77 7,9 13,2 19,2 22,4 25,7 30,0 33,0 1,4 1,54 7,25 12,0 17,4 20,0 23,3 27,0 30,0 1,3 1,33 6,6 10,9 15,6 17,8 21,0 24,4 27,0 1,2 1,13 6,0 9,8 14,0 15,8 18,7 21,6 24,3 1,1 0,95 5,4 8,7 12,4 13,9 16,5 19,1 21,5 1,0 0,785 4,85 7,7 10,8 12,1 14,3 16,8 19,2 0,9 0,636 4,25 6,7 9,35 10,45 12,3 14,5 16,5 0,8 0,503 3,7 5,7 8,15 9,15 10,8 12,3 14,0 0,75 0,442 3,4 5,3 7,55 8,4 9,95 11,25 12,85 0,7 0,385 3,1 4,8 6,95 7,8 9,1 10,3 11,8 0,65 0,342 2,82 4,4 6,3 7,15 8,25 9,3 10,75 0,6 0,283 2,52 4 5,7 6,5 7,5 8,5 9,7 0,55 0,238 2,25 3,55 5,1 5,8 6,75 7,6 8,7 0,5 0,196 2 3,15 4,5 5,2 5,9 6,75 7,7 0,45 0,159 1,74 2,75 3,9 4,45 5,2 5,85 6,75 0,4 0,126 1,5 2,34 3,3 3,85 4,4 5,0 5,7 0,35 0,096 1,27 1,95 2,76 3,3 3,75 4,15 4,75 0,3 0,085 1,05 1,63 2,27 2,7 3,05 3,4 3,85 0,25 0,049 0,84 1,33 1,83 2,15 2,4 2,7 3,1 0,2 0,0314 0,65 1,03 1,4 1,65 1,82 2,0 2,3 0,15 0,0177 0,46 0,74 0,99 1,15 1,28 1,4 1,62 0,1 0,00785 0,1 0,47 0,63 0,72 0,8 0,9 1,0 Примечание: если нагреватели находятся внутри нагреваемой жидкости, то нагрузку (допустимую силу тока) можно увеличить в 1,1 — 1,5 раза; при закрытом расположении нагревателей (например, в камерных электропечах) необходимо уменьшить нагрузки в 1,2 — 1,5 раза (меньший коэффициент берется для более толстой проволоки, больший — для тонкой). 4. Далее определим длину нихромовой проволоки.     R = ρ · l / S, где R — электрическое сопротивление проводника (нагревателя) [Ом], ρ — удельное электрическое сопротивление материала нагревателя [Ом · мм2 / м], l — длина проводника (нагревателя) [мм], S — площадь поперечного сечения проводника (нагревателя) [мм2]. Таким образом, получим длину нагревателя:     l = R · S / ρ = 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 м. В данном примере в качестве нагревателя используется нихромовая проволока Ø 0,35 мм. В соответствии с ГОСТ 12766.1-90 «Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия» номинальное значение удельного электрического сопротивления нихромовой проволоки марки Х20Н80 составляет 1,1 Ом · мм2 / м (ρ = 1,1 Ом · мм2 / м), см. табл. 2. Итогом расчетов является необходимая длина нихромовой проволоки, которая составляет 5,3 м, диаметр — 0,35 мм. Таблица 2 Удельное электрическое сопротивление нихрома (номинальное значение) — по ГОСТ 12766.1-90 Марка сплава Диаметр, мм Удельное электрическое сопротивление ρном, мкОм·м Х20Н80-Н от 0,1 до 0,5 включ. 1,08 от 0,5 до 3,0 включ. 1,11 Св. 3,0 1,13 Х15Н60, Х15Н60-Н от 0,1 до 3,0 включ. 1,11 Св. 3,0 1,12 Х23Ю5Т Все диаметры 1,39 Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной печи (подробный расчет) Расчет, представленный в данном пункте, является более сложным, чем выше. Здесь мы учтем дополнительные параметры нагревателей, попытаемся разобраться с вариантами подключения нагревателей к сети трехфазного тока. Расчет нагревателя будем проводить на примере электрической печи. Пусть исходными данными являются внутренние размеры печи. 1. Первое, что необходимо сделать — посчитать объем камеры внутри печи. В данном случае возьмем h = 490 мм, d = 350 мм и l = 350 мм (высота, ширина и глубина соответственно). Таким образом, получаем объем V = h · d · l = 490· 350 · 350 = 60 · 10 6 мм3 = 60 л (мера объема). 2. Далее необходимо определить мощность, которую должна выдавать печь. Мощность измеряется в Ваттах (Вт) и определяется по эмпирическому правилу: для электрической печи объемом 10 — 50 литров удельная мощность составляет 100 Вт/л (Ватт на литр объема), объемом 100 — 500 литров — 50 — 70 Вт/л. Возьмем для рассматриваемой печи удельную мощность 100 Вт/л. Таким образом мощность нагревателя электрической печи должна составлять P = 100 · 60 = 6000 Вт = 6 КВт. Стоит отметить, что при мощности 5-10 кВт нагреватели изготовляют, обычно, однофазными. При больших мощностях для равномерной загрузки сети нагреватели делают трехфазными. 3. Затем нужно найти силу тока, проходящего через нагреватель I = P / U, где P — мощность нагревателя, U — напряжение на нагревателе (между его концами), и сопротивление нагревателя R = U / I. Здесь может быть два варианта подключения к электрической сети: к бытовой сети однофазного тока — тогда U = 220 В; к промышленной сети трехфазного тока — U = 220 В (между нулевым проводом и фазой) или U = 380 В (между двумя любыми фазами). Далее расчет будет проведен отдельно для однофазного и трехфазного подключения. Бытовая сеть однофазного тока      I = P / U = 6000 / 220 = 27,3 А — ток проходящий через нагреватель. Затем необходимо определить сопротивление нагревателя печи.      R = U / I = 220 / 27,3 = 8,06 Ом. Рисунок 1 Проволочный нагреватель в сети однофазного тока Искомые значения диаметра проволоки и ее длины будут определены в п. 5 данного параграфа. Промышленная сеть трехфазного тока При данном типе подключения нагрузка распределяется равномерно на три фазы, т.е. по 6 / 3 = 2 КВт на фазу. Таким образом, нам требуется 3 нагревателя. Далее необходимо выбрать способ подключения непосредственно нагревателей (нагрузки). Способов может быть 2: “ЗВЕЗДА” или “ТРЕУГОЛЬНИК”. Стоит заметить, что в данной статье формулы для расчета силы тока (I) и сопротивления (R) для трехфазной сети записаны не в классическом виде. Это сделано для того, чтобы не усложнять изложение материала по расчету нагревателей электротехническими терминами и определениями (например, не упоминаются фазные и линейные напряжения и токи и соотношения между ними). С классическим подходом и формулами расчета трехфазных цепей можно ознакомиться в специализированной литературе. В данной статье некоторые математические преобразования, проведенные над классическими формулами, скрыты от читателя, и на конечный результат это не оказывает никакого влияния. При подключении типа “ЗВЕЗДА” нагреватель подключается между фазой и нулем (см. рис. 2). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 220 В. Ток, проходящий через нагреватель —      I = P / U = 2000 / 220 = 9,10 А. Сопротивление одного нагревателя —      R = U / I = 220 / 9,10 = 24,2 Ом. Рисунок 2 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме «ЗВЕЗДА» При подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” нагреватель подключается между двумя фазами (см. рис. 3). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 380 В. Ток, проходящий через нагреватель —      I = P / U = 2000 / 380 = 5,26 А. Сопротивление одного нагревателя —      R = U / I = 380/ 5,26 = 72,2 Ом. Рисунок 3 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме «ТРЕУГОЛЬНИК» 4. После определения сопротивления нагревателя при соответствующем подключении к электрической сети необходимо подобрать диаметр и длину проволоки. При определении указанных выше параметров необходимо анализировать удельную поверхностную мощность нагревателя, т.е. мощность, которая выделяется с единицы площади. Поверхностная мощность нагревателя зависит от температуры нагреваемого материала и от конструктивного выполнения нагревателей. Пример Из предыдущих пунктов расчета (см. п. 3 данного параграфа) нам известно сопротивление нагревателя. Для 60 литровой печи при однофазном подключении оно составляет R = 8,06 Ом. В качестве примера возьмем проволоку нихромовую Х20Н80 диаметром 1 мм. Тогда, чтобы получить требуемое сопротивление, необходимо l = R / ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 м нихромовой проволоки, где ρ — номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки по ГОСТ 12766.1-90, [Ом/м]. Масса данного отрезка проволоки из нихрома составит m = l · μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 кг = 40 г, где μ — масса 1 м проволоки. Теперь необходимо определить площадь поверхности отрезка проволоки длиной 5,7 м. S = l · π · d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 см2, где l – длина проволоки [см], d – диаметр проволоки [см]. Таким образом, с площади 179 см2 должно выделяться 6 кВт. Решая простую пропорцию, получаем, что с 1 см2 выделяется мощность β = P / S = 6000 / 179 = 33,5 Вт, где β — поверхностная мощность нагревателя. Полученная поверхностная мощность слишком велика. Нагреватель расплавится, если нагреть его до температуры, которая обеспечила бы полученное значение поверхностной мощности. Данная температура будет выше температуры плавления материала нагревателя. Приведенный пример является демонстрацией неправильного выбора диаметра проволоки, которая будет использоваться для изготовления нагревателя. В п. 5 данного параграфа будет приведен пример с правильным подбором диаметра. Для каждого материала в зависимости от требуемой температуры нагрева определено допустимое значение поверхностной мощности. Оно может определяться с помощью специальных таблиц или графиков. В данных расчетах используются таблицы. Для высокотемпературных печей (при температуре более 700 – 800 °С) допустимая поверхностная мощность, Вт/м2, равна βдоп = βэф · α, где βэф – поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды [Вт / м2], α – коэффициент эффективности излучения. βэф выбирается по таблице 3, α — по таблице 4. Если печь низкотемпературная (температура менее 200 – 300 °С), то допустимую поверхностную мощность можно считать равной (4 — 6) · 104 Вт/м2. Таблица 3 Эффективная удельная поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды Температура тепловоспринимающей поверхности, °С βэф, Вт/cм2 при температуре нагревателя, °С 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 100 6,1 7,3 8,7 10,3 12,5 14,15 16,4 19,0 21,8 24,9 28,4 36,3 200 5,9 7,15 8,55 10,15 12,0 14,0 16,25 18,85 21,65 24,75 28,2 36,1 300 5,65 6,85 8,3 9,9 11,7 13,75 16,0 18,6 21,35 24,5 27,9 35,8 400 5,2 6,45 7,85 9,45 11,25 13,3 15,55 18,1 20,9 24,0 27,45 35,4 500 4,5 5,7 7,15 8,8 10,55 12,6 14,85 17,4 20,2 23,3 26,8 34,6 600 3,5 4,7 6,1 7,7 9,5 11,5 13,8 16,4 19,3 22,3 25,7 33,7 700 2 3,2 4,6 6,25 8,05 10,0 12,4 14,9 17,7 20,8 24,3 32,2 800 — 1,25 2,65 4,2 6,05 8,1 10,4 12,9 15,7 18,8 22,3 30,2 850 — — 1,4 3,0 4,8 6,85 9,1 11,7 14,5 17,6 21,0 29,0 900 — — — 1,55 3,4 5,45 7,75 10,3 13 16,2 19,6 27,6 950 — — — — 1,8 3,85 6,15 8,65 11,5 14,5 18,1 26,0 1000 — — — — — 2,05 4,3 6,85 9,7 12,75 16,25 24,2 1050 — — — — — — 2,3 4,8 7,65 10,75 14,25 22,2 1100 — — — — — — — 2,55 5,35 8,5 12,0 19,8 1150 — — — — — — — — 2,85 5,95 9,4 17,55 1200 — — — — — — — — — 3,15 6,55 14,55 1300 — — — — — — — — — — — 7,95 Таблица 4 Значение коэффициента эффективности излучения Размещение нагревателей Коэффициент α Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки 0,16 — 0,24 Проволочные спирали на полочках в трубках 0,30 — 0,36 Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели 0,60 — 0,72 Ленточные зигзагообразные нагреватели 0,38 — 0,44 Ленточные профилированные (ободовые) нагреватели 0,56 — 0,7 Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки Проволочные спирали на полочках в трубках Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели Предположим, что температура нагревателя 1000 °С, и хотим нагреть заготовку до температуры 700 °С. Тогда по таблице 3 подбираем βэф = 8,05 Вт/см2, α = 0,2, βдоп = βэф · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 Вт/см2 = 1,61 · 104 Вт/м2. 5. После определения допустимой поверхностной мощности нагревателя необходимо найти его диаметр (для проволочных нагревателей) или ширину и толщину (для ленточных нагревателей), а также длину. Диаметр проволоки можно определить по следующей формуле: , где d — диаметр проволоки, [м]; P — мощность нагревателя, [Вт]; U — напряжение на концах нагревателя, [В]; βдоп — допустимая поверхностная мощность нагревателя, [Вт/м2]; ρt — удельное сопротивление материала нагревателя при заданной температуре, [Ом·м].      ρt = ρ20 · k, где ρ20 — удельное электрическое сопротивление материала нагревателя при 20 °С, [Ом·м] k — поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры (по ГОСТ 12766.1-90). Длину проволоки можно определить по следующей формуле: , где l — длина проволоки, [м]. Подберем диаметр и длину проволоки из нихрома Х20Н80. Удельное электрическое сопротивление материала нагревателя составляет      ρt = ρ20 · k = 1,13 · 10-6 · 1,025 = 1,15 · 10-6 Ом·м. Бытовая сеть однофазного тока Для 60 литровой печи, подключенной к бытовой сети однофазного тока, из предыдущих этапов расчета известно, что мощность печи составляет P = 6000 Вт, напряжение на концах нагревателя — U = 220 В, допустимая поверхностная мощность нагревателя βдоп = 1,6 · 104 Вт/м2. Тогда получаем Полученный размер необходимо округлить до ближайшего большего стандартного. Стандартные размеры для проволоки из нихрома и фехрали можно найти в ГОСТ 12766.1-90, Приложение 2, Таблица 8. В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 2,8 мм. Диаметр нагревателя d = 2,8 мм. Длина нагревателя l = 43 м. Также иногда требуется определить массу необходимого количества проволоки.      m = l · μ, где m — масса отрезка проволоки, [кг]; l — длина проволоки, [м]; μ — удельная масса (масса 1 метра проволоки), [кг/м]. В нашем случае масса нагревателя m = l · μ = 43 · 0,052 = 2,3 кг. Данный расчет дает минимальный диаметр проволоки, при котором она может быть использована в качестве нагревателя при заданных условиях. С точки зрения экономии материала такой расчет является оптимальным. При этом также может быть использована проволока большего диаметра, но тогда ее количество возрастет. Проверка Результаты расчета могут быть проверены следующим способом. Был получен диаметр проволоки 2,8 мм. Тогда нужная нам длина составит      l = R / (ρ · k) = 8,06 / (0,179 · 1,025) = 43 м, где l — длина проволоки, [м]; R — сопротивление нагревателя, [Ом]; ρ — номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки, [Ом/м]; k — поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры. Данное значение совпадает со значением, полученным в результате другого расчета. Теперь необходимо проверить, не превысит ли поверхностная мощность выбранного нами нагревателя допустимую поверхностную мощность, которая была найдена в п. 4. β = P / S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 Вт/см2. Полученное значение β = 1,59 Вт/см2 не превышает βдоп = 1,6 Вт/см2. Итоги Таким образом, для нагревателя потребуется 43 метра нихромовой проволоки Х20Н80 диаметром 2,8 мм, это составляет 2,3 кг. Промышленная сеть трехфазного тока Также можно найти диаметр и длину проволоки, необходимой для изготовления нагревателей печи, подключенной к сети трехфазного тока. Как описано в п. 3, на каждый из трех нагревателей приходится по 2 КВт мощности. Найдем диаметр, длину и массу одного нагревателя. Подключение типа “ЗВЕЗДА” (см. рис. 2) В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 1,4 мм. Диаметр нагревателя d = 1,4 мм. Длина одного нагревателя l = 30 м. Масса одного нагревателя m = l · μ = 30 · 0,013 = 0,39 кг. Проверка Был получен диаметр проволоки 1,4 мм. Тогда нужная нам длина составит      l = R / (ρ · k) = 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 м. Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета. Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 Вт/см2, она не превышает допустимую. Итоги Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ЗВЕЗДА”, потребуется      l = 3 · 30 = 90 м проволоки, что составляет      m = 3 · 0,39 = 1,2 кг. Подключение типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (см. рис. 3) В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 0,95 мм. Диаметр нагревателя d = 0,95 мм. Длина одного нагревателя l = 43 м. Масса одного нагревателя m = l · μ = 43 · 0,006 = 0,258 кг. Проверка Был получен диаметр проволоки 0,95 мм. Тогда нужная нам длина составит      l = R / (ρ · k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 м. Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета. Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 Вт/см2, она не превышает допустимую. Итоги Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, потребуется      l = 3 · 43 = 129 м проволоки, что составляет      m = 3 · 0,258 = 0,8 кг. Если сравнить 2 рассмотренных выше варианта подключения нагревателей к сети трехфазного тока, то можно заметить, что для “ЗВЕЗДЫ” требуется проволока большего диаметра, чем для “ТРЕУГОЛЬНИКА” (1,4 мм против 0,95 мм), чтобы обеспечить заданную мощность печи 6 кВт. При этом требуемая длина нихромовой проволоки при подключении по схеме “ЗВЕЗДА” меньше длины проволоки при подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (90 м против 129 м), а требуемая масса, наоборот, больше (1,2 кг против 0,8 кг). Расчет спирали При эксплуатации основная задача — это разместить нагреватель расчетной длины в ограниченном пространстве печи. Нихромовая и фехралевая проволока подвергаются навивке в виде спиралей или сгибанию в форме зигзагов, лента сгибается в форме зигзагов, что позволяет вместить большее количество материала (по длине) в рабочую камеру. Наиболее распространенным вариантом является спираль. Соотношения между шагом спирали и ее диаметром и диаметром проволоки выбирают таким образом, чтобы облегчить размещение нагревателей в печи, обеспечить достаточную их жесткость, в максимально возможной степени исключить локальный перегрев витков самой спирали и в то же время не затруднить теплоотдачу от них к изделиям. Чем больше диаметр спирали и чем меньше ее шаг, тем легче разместить в печи нагреватели, но с увеличением диаметра уменьшается прочность спирали, увеличивается склонность ее витков лечь друг на друга. С другой стороны, с увеличением частоты намотки увеличивается экранирующее действие обращенной к изделиям части ее витков на остальные и, следовательно, ухудшается использование ее поверхности, а также могут возникнуть местные перегревы. Практика установила вполне определенные, рекомендуемые соотношения между диаметром проволоки (d), шагом (t) и диаметром спирали (D) для проволоки Ø от 3 до 7 мм. Эти соотношения следующие: t ≥ 2d и D = (7÷10)·d для нихрома и D = (4÷6)·d — для менее прочных железохромоалюминиевых сплавов, таких как фехраль и т.п. Для более тонких проволок отношение D и d, а также t обычно берутся больше. В статье были рассмотрены различные аспекты, касающиеся расчета нагревателей электрических печей — материалы, примеры расчета с необходимыми справочными данными, ссылками на стандарты, иллюстрациями. В примерах были рассмотрены методики расчета только проволочных нагревателей. Помимо проволоки из прецизионных сплавов для изготовления нагревателей может применяться и лента. Расчет нагревателей не ограничивается выбором их размеров. Также необходимо определить материал, из которого должен быть сделан нагреватель, тип нагревателя (проволочный или ленточный), тип расположения нагревателей и другие особенности. Если нагреватель изготавливается в виде спирали, то необходимо определить количество витков и шаг между ними. Надеемся, что статья оказалась Вам полезной. Мы допускаем её свободное распространение при условии сохранения ссылки на наш сайт http://www.metotech.ru В случае обнаружения неточностей, просим сообщить нам на адрес электронной почты [email protected] или с помощью системы «Орфус», выделив текст с ошибкой и нажав Ctrl+Enter. Дьяков В.И. «Типовые расчеты по электрооборудованию». Жуков Л.Л., Племянникова И.М., Миронова М.Н., Баркая Д.С., Шумков Ю.В. «Сплавы для нагревателей». Сокунов Б.А., Гробова Л.С. «Электротермические установки (электрические печи сопротивления)». Фельдман И.А., Гутман М.Б., Рубин Г.К., Шадрич Н.И. «Расчет и конструирование нагревателей электропечей сопротивления». http://www.horss.ru/h6.php?p=45 http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Калькулятор расчета спирали из нихрома и фехраля для нагревателей :: информационная статья компании Полимернагрев

Электронагреватели могут производиться с нагревательными спиралями из различных материалов, но наиболее популярными все же являются нихром и фехраль. Нихром — это сплав никеля и хрома, а фехраль – сплав железа, хрома и алюминия. Они имеет высокую коррозионную стойкость и температуру плавления, поэтому и используется в электрических приборах и нагревателях.

Данная статья поможет вам разобраться в расчетах параметров греющих спиралей, а простые и удобные калькуляторы сделают быстрый подсчет нужной длины проволоки и переведут длину в вес и обратно. Воспользуйтесь этими онлайн-калькуляторами нихромовой проволоки, чтобы рассчитать сопротивление, площадь сечения, ток и длину нихромовой и фехралевой проволоки, просто указав мощность и напряжение.

Расчет длины спирали

Расчет веса и длины

Расчет спирали из нихрома и фехраля

Существует несколько способов расчета греющих спиралей, рассмотрим для начала более простой метод, учитывающий только сопротивление материала, а потом включим в расчет еще и изменение сопротивления под воздействием темепературы.

Способ расчета спирали по сопротивлению материала

В данном способе все довольно просто. Нам нужны первоначальные данные, на основе которых мы будем проводить вычисления. Они включают в себя:

• Мощность нагревательного элемента, который хотите получить

• Напряжение, при котором спираль будет работать

• Диаметр и тип проволоки, который имеется в наличии

Предположим, у нас имеется электроприбор, который должен работать с мощностью 12 Вт под напряжением 24 В. При этом мы используем проволоку из нихрома с сечением 0,2 мм.

Для вычислений нам потребуется самая элементарная формула из общеобразовательного курса физики:

Мощность (Р) = Напряжение (U) * Сила тока (I)

Отсюда

І = Р: U = 12 : 24 = 0,5 А

Теперь воспользуемся законом Ома для определения сопротивления:

Сопротивление (R ) = Напряжение (U)  * Сила тока (I) = 24/0,5 = 48 Ом

Теперь нам нужна формула для определения длины проводника:

Длина (L) = Площадь сечения (S) * Сопротивление (R)  / Плотность материала (ρ)

Как же  узнать сопротивление нихромовой проволоки?  Помочь в решении данной задачи нам помогут таблицы плотности материалов или формулы для вычисления значения. Итак, если у нас проволока имеет диаметр 0,2, значит площадь сечения по формуле будет 0,0314 мм2, сопротивление смотрим по таблице и получаем длину проволоки 1,3 м.

Но это все чисто теоретически, ведь мы не знаем, сможет ли выдержать проволока данного диаметра такой ток. Посмотрим таблицу, в ней указаны максимальные значения тока для проволоки определенного диаметра. В нашем случае это 0,65, значит наше значение 0,5 лежит в допустимых пределах.

Также не забывайте учесть среду, в которой будет работать нагреватель. Если вы греете жидкость, можно смело увеличивать силу тока вдвое, а если замкнутое пространство – наоборот, уменьшать.

Способ расчета спирали по температуре

Тот, способ, который мы описывали выше, является не очень точным по той причине, что нами не было взято в расчет изменение сопротивления резистивной проволоки при росте температуры. Поэтому его можно применять только для не слишком высоких температур до 200-250 градусов. Для высокотемпературных печей данный расчет будет совсем неточным, поэтому рассмотрим второй метод.

Возьмем муфельную печь отжига и определим объем камеры и нужную мощность. Помогут с вычислениями нам такие два правила.

• Если объем печи меньше 50 литров, то подбираем мощность 100 Вт на литр

• Если же объем печи больше 100 литров, мощность рассчитывается как 50-70 Вт на литр

Допустим, наша печь отжига имеет объем 50 литров, мощность тогда будет 5 кВт. Если напряжение в сети должно быть стандартные 220 В, то сила тока и сопротивление будет равны:

І = 5000:220 = 22,7 А

R = 220:22,7 = 9,7 Ом

Подключение звездой при напряжении 380 В потребует деления мощности на 3 фазы, тогда наша мощность для одной фазы будет равна 5кВт / 3 = 1,66 кВт

Подключение звездой предполагает, что на каждую из фаз будет подаваться напряжение питания 220 В, следовательно значения сопротивления и силы тока будет такими:

І = 1660/220 = 7,54 А

R = 220/7,54 = 29,1 Ом

Второй тип подключения ТЭНов для напряжения в 380 В «треугольник» предполагает подачу линейного напряжения в 380 В, поэтому мы получим:

І = 1660/380 = 4,36 А

R = 380/4,36 = 87,1 Ом

При помощи ниже указанных таблиц мы можем найти удельную поверхностную мощность нагревательного элемента и вычислить на его основе длину проволоки.

Поверхностная мощность = βэф*α(коэффициент эффективности)

В итоге, чтобы наша печь нагрелась до 1000 С, нагревательный элемент должен производить температуру в 1100 градусов. Возьмем таблицы и выберем соответствующие значения. Тогда получим:

• Поверхностная мощность (Вдоп)=4,3∙0,2=0,86Вт/см2=8600 Вт/м2

• Диаметр определяется по формуле d=³√((4*Rt*P²)/(π²*U²*В_доп))

Rt — удельное сопротивление материала при нужной температуре берем из таблицы

Если наша спираль изготовлена из нихрома марки Х80Н20, Rt будет равняться 1,025. Значит Рт=1,13 * 10⁶ * 1,025 = 1,15 * 10⁶ Ом на мм

При подключении типа «звезда»: диаметр равен 1,23 мм, длина = 42 м

Если же мы проверим результат по упрощенной формуле L=R/(p*k)

Получим 29,1/(0,82*1,033)= 34 м

Из этого мы видим, что не учитывая температуру мы получаем совсем другое значение длины проволоки и более правильным является выбор второго метода.

Итоги

Онлайн калькулятор для расчета спирали поможет вам с быстрыми предварительными расчетами, но для точного учета всех особенностей даже второго метода расчета с учетом температуры может быть не достаточно. На практике существует еще очень много факторов, которые нужно взять во внимание при расчете параметров нагревателя.

Если вам нужна помощь с расчетами нагревателей – обращайтесь к нам. Наши специалисты имеют огромный опыт в проектировании нагревательных элементов для различного промышленного оборудования. Мы поможем с расчетами оптимальных параметров нагревательных элементов для вашего оборудования и можем изготовить любой тип нагревателей для Вас.

Расчет спирали из нихрома. Намотка нихромовых спиралей. Сопротивление нихрома

 

---

---

---

 

 

Нихромовая спираль

 

Каждый знает, что такое нихромовая спираль. Это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения.

Эта проволока изготавливается из нихрома – прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром.

«Классический» состав этого сплава – 80% никеля, 20% хрома.

Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов – «нихром».

 

Самые известные марки нихрома – Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72—73 % никеля и 20—23 % хрома.

Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки.

Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17—29 % против 1,5 у Х20Н80.

 

На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре.

Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С

 

 

Применение нихромовой проволоки

 

Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава.

Нихромовая спираль применяется в двух качествах – как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.

Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н.

 

Примеры применений:

• бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
• ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
• нагреватели для промышленных печей и термооборудования.

Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.

Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Н80ХЮД-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры.

Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.

 

 

Как навить спираль из нихрома

 

Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.

 

Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.

 

 

 

 

Учет температуры

 

Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 °С.

Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя.

При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного.

Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.

 

На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали.

Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение.

Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.

 

Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины

 

Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления.

Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U.

Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.

 

Обозначения здесь общепринятые:

• P – выделяемая мощность;
• U – напряжение на концах спирали;
• R – сопротивление спирали;
• I – сила тока.

Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов.

 

Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки.

Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd²)/4ρ.

 

Здесь:

• L – искомая длина;
• R – сопротивление проволоки;
• d – диаметр проволоки;
• ρ – удельное сопротивление нихрома;
• π – константа 3,14.

Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве.

В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρ_ld, где ρ_ld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.

 

 

Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)). Расчет закончен.

 

 

 

Практичное решение

 

На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя.

Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.

 

Для этого стоит обратиться в компанию «ПАРТАЛ», которая с 1995 года является крупным поставщиком прецизионных сплавов, в том числе проволоки нихромовой, ленты и спиралей для нагревателей.

 

Наша компания способна полностью снять вопрос о том, где купить нихромовую спираль, поскольку мы готовы изготовить ее на заказ по эскизам и техническим условиям заказчика.

 

 

 

 

До какой температуры может нагреться ТЭН?

 

Чтобы ответить на этот вопрос нужно разобраться, чем ограничивается температура ТЭНа. В ТЭНе установлена спираль, отделенная от оболочки электроизоляционным песком – периклазом (оксид магния). 

При нагреве спирали тепло передается через периклаз к оболочке. Периклаз обладает некоторой теплопроводностью, но недостаточной для того чтобы температура спирали и оболочки были бы одинаковы или хотя бы близки. В результате данная система: спираль-периклаз-оболочка стремится к выравниванию теплового потока по всей толщине, что приводит к повышению температуры спирали, что на деле приводит к разнице между оболочкой и спиралью и эта разница может доходить до 300 градусов. Спираль в ТЭН изготавливается из  нихрома диаметром от 0,14 до 1,4 мм

И если открыть ГОСТ 12766.1-90 (Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.) стр.11 таблица 11 (максимальные рекомендуемые рабочие температуры нагревательных элементов, работающих на воздухе), то можно увидеть что для проволоки скажем 0,2 мм эта температура составляет 950 градусов. 

А теперь представим, что нам нужно изготовить ТЭН для работы в спокойном воздухе. Длина этого ТЭНа небольшая – скажем, 32 см, мощность 0,5 кВт на 220 В. Технологически и математически в такой ТЭН можно установить спираль из проволоки 0,16 мм. Допустимая температура на такой спирали 950 градусов. Разница между оболочкой и спиралью в таких условиях достигнет 300 градусов. Таким образом температура на спирали лимитирует температуру на оболочке ТЭНа, которая составит 950-300=650 градусов, что и указано в ГОСТ 13268-88. 

Напрашивается вопрос, а можно ли установить в ТЭН проволоку другого диаметра — не 0,16, а 0,8 мм? Можно, но для этого мы должны будем, в данном конкретном случае, снизить рабочее напряжение с 220 В до 24 В. Как это сделать уже второй вопрос —  трансформатором или последовательно включить несколько ТЭНов решать Вам. 

Или вопрос может быть поставлен так: а можно ли сделать ТЭН с температурой на поверхности 1000 градусов? Теоретические это возможно, но тут уже нужно применить совсем другие материалы: не периклаз, а нитрид бора, не нихром, а вольфрам, а оболочку ТЭНа нужно изготовить из специального сплава или из нихрома. Понято, что сделать такой ТЭН удовольствие не из дешевых…

Расчет параметров нагревателей из нихрома и фехрали. Статья компании Технонагрев

Расчет длины проволоки для спирали

Расчет веса и длины

Нихром и фехраль являются самыми распространенными материалами для создания резистивного нагревателя. Нихром (в частности, нихром 80) изготавливается из смеси никеля и хрома. Фехраль или другое название Кантал представляет собой сплав железо-хром-алюминий (FeCrAl).

Краткий анализ

Fechral – сплавы группы железо-хром-алюминий (FeCrAl), используемые в широком диапазоне сопротивлений и при высоких температурах. Сплавы известны своей способностью выдерживать высокие температуры (до 1400 ° C (2550 ° F)), и имеющие промежуточное электрическое сопротивление (1,20 — 1,30 Ом · м).

Типичные области применения сплавов FeCrAl — это электрические нагревательные элементы в высокотемпературных печах для термообработки, керамической, стекольной, сталелитейной и электронной промышленности.

Среди достоинств фехрали можно отметить следующие:

• высокая рабочая температура;
  Ферритные сплавы FeCrAl можно использовать в среднем до 1400 °C, в то время как аустенитные сплавы NiCr имеют максимальную рабочую температуру до 1250 °C.

• высокое удельное сопротивление;
  Удельное сопротивление сплавов FeCrAl выше, чем сплавов NiCr. Это дает возможность выбирать материалы с большим поперечным сечением, тем самым продлевая срок службы элементов. Значительная экономия веса может быть получена, особенно при использовании тонкой проволоки — чем выше удельное сопротивление, тем меньше материалов используется. Кроме того, на удельное сопротивление сплавов FeCrAl меньше влияет холодная обработка и термообработка по сравнению со сплавами NiCr.

• более долгая жизнеспособность;
  Сплавы FeCrAl могут использоваться от 2 до 4 раз дольше, чем сплавы NiCr, эксплуатируемые при той же температуре в атмосфере.

• более высокая поверхностная нагрузка;
  Более высокая рабочая температура и более длительный срок службы сплавов FeCrAl гарантируют способность выдерживать высокие поверхностные нагрузки.

• небольшой вес и невысокая стоимость;
  Вес сплавов FeCrAl ниже, чем сплавов NiCr. Благодаря тому, что сплавы FeCrAl не содержат никель, его цена ниже, чем на сплавы NiCr. В результате в большом количестве применений может быть достигнута значительная экономия веса и стоимости элементов.

• отличные окислительные свойства;
  Оксид алюминия (Al2O3), образующийся на поверхности сплавов FeCrAl, имеет лучшие адгезионные свойства и, следовательно, менее загрязняется.

• стойкость к сере;
  Сплавы FeCrAl могут противостоять коррозии в атмосфере и материалах, загрязненных серой или ее соединениями. В таких условиях сплавы NiCr подвержены сильной эрозии.

Нихром (NiCr) — группа сплавов с содержанием Ni 55-78%, Cr 15-23% в зависимости от марки и добавками Mn, Si, Fe и Al. Сплавы известны своей способностью выдерживать высокие температуры (до 1250 ° C (2280 ° F), и имеют промежуточное электрическое сопротивление (1,05–1,40 Ом * м). Сплавы NiCr обладают отличнойустойчивостью к высокотемпературному окислению, коррозии и имеют хорошую износостойкость.

Благодаря своей стойкости к окислению и стабильности при высоких температурах нихром широко используется в электронагревательных установках, таких как электрические печи, печи для обжига и сушки, его используют в производстве различных нагревательных устройств.

Среди достоинств нихрома можно отметить следующие:

• идеальная стабильность формы при высоких температурах;
  Сплавы NiCr устойчивы к деформации и сохраняют очень хорошую стабильность формы при высоких температурах благодаря тому факту, что они имеют более высокий предел прочности при нагревании и ползучести, чем сплавы FeCrAl.

• немагнитные свойства;
  Сплав NiCr — немагнитный материал, который можно использовать при низких температурах. Между тем сплав FeCrAl немагнитен при температурах выше 600 °C.

• хорошая пластичность после длительного использования;
  Сплавы NiCr остаются пластичными после длительного использования. Это свойство делает нагревательные элементы более прочными.

• высокая излучательная способность;
  Сплавы NiCr имеют более высокий коэффициент излучения, чем сплавы FeCrAl в полностью окисленном состоянии. При одинаковой поверхностной нагрузке температура элементов сплава NiCr ниже, чем сплавов FeCrAl.

• устойчивость к коррозии;
  Как правило, сплавы NiCr имеют лучшую коррозионную стойкость при комнатной температуре, чем неокисленные сплавы FeCrAl (за исключением серной среды и контролируемой атмосферы).

Расчеты нагревательных элементов. Калькуляторы вычисления длины спирали и пересчета веса материалов в длину и наоборот

Расчёт сопротивления

В первую очередь стоит определить длину проволоки. За основу для расчета берется мощность и сопротивление. К примеру, нужно изготовить нагревательный элемент для устройства, мощность которого составлять должна 10Вт, а напряжение 12Вольт. Для примера вычислений возьмем нихромовую проволоку, диаметр сечения которой составляет 0,1 мм.

Без учетов нагрева можно применить элементарную формулу расчета:

Р=U∙І → І = Р/ U = 10 / 12 = 0,83 А

По закону Ома:

R= U/ І = 12 / 0,83 = 14,5 Ом.

На основе имеющихся данных площади сечения проволоки (S) и удельного сопротивления нихромового сплава (ρ) длина проволоки вычисляется довольно просто:

І = S∙ R/ ρ

Для определения удельного сопротивления проволоки из нихрома с конкретным диаметром можно использовать формулы или готовую таблицу. Нихром, диаметр которого составляет 0,1 мм будет обладать сопротивлением 14,4 Ом и иметь площадь сечения 0,008 мм.кв — внеся эти данные в таблицу мы определим, что длина такой проволоки должна составлять 10 см.

Для расчета того, сколько витков спирали нужно сделать из проволоки полученной длины, нужно воспользоваться такими формулами:

Вычисление длины одного витка, равного:

Длина витка =π∙( диаметр намотки + 0,5 ∙ диаметр сечения проволоки)

Количество витков = длина проволоки / длина витка

Исходя из этого, проводим следующее соотношение, если диаметр витков проволоки будет 2 мм, то

Количество витков = 100/( 3,14*(2+0,05))=15,5 витков

В теории все складно и хорошо. Но, что покажет практика? Сможет ли нихромовая проволока такого диаметра выдерживать подобную нагрузку. Расчеты в таблицах представленных ниже предоставляют данные максимального тока, который допустим для конкретных показателей диаметра нихромовой нити при определенной температурной нагрузке.

Другими словами, следует высчитать температурный показатель, выше которого не должна прогреваться спираль и подобрать в значениях таблицы подходящее сечение для расчетного тока.

Следует отметить, что для электронагревателей, предназначенных для работы в жидкой среде сила тока должна браться с большим расчетом на 1,5 раза. Для устройств предназначенных для работы в замкнутом пространстве следует ток уменьшить.

Температурный расчет

Данный расчет является более сложным и более точным, чем предыдущий. В нем учитывается величина сопротивления материала в холодном состоянии. Ведь логически должно быть понятно, что при изменении температуры меняться должно и сопротивление. Также важно учитывать еще и в каких условиях работает нагревательный прибор. При небольших температурах, например в случае использования обычных обогревателей, первую методику расчета можно легко использовать, для печей высокого сопротивления, где температурная подача сверхвысокая, такой метод уже будет не актуален.

Чтобы показать пример расчета спирали на основе второго метода возьмем греющий элемент, предназначенный для работы в муфельной печи. В первую очередь определяем объем рабочей камеры и исходя из этого высчитываем мощность необходимую при нагреве. Для муфельной печи подбор происходит на основе следующего правила:

• Для печных установок, камера которых имеет объем менее 50 л., расчет проводим исходя из 1 литр на 100 Вт

• Для оборудования с рабочей камерой более 100 л., но меньше 500 л. Мощность рассчитывается 50-70 Вт на 1 литр

В качестве примера берем печную установку объемом 50 л. Мощность такой печки составляет 50*100= 5000 Вт

Определим силу тока (І) и сопротивление (R) для сети 220В

І = 5000/220 = 22,7 А

R = 220/22,7 = 9,7 Ом

При подключении спирального нагревателя способом «звезда», мощность делим на три фазы.

Мощность на фазу = 5кВт / 3 = 1,66 кВт

Такой тип подключения в трехфазную сеть предполагает подачу к каждой фазе 220В, то есть ток и сопротивление будут соответствовать следующему расчету:

І = 1660/220 = 7,54 А

R = 220/7,54 = 29,1 Ом

При соединении нагревательного элемента в условиях напряжения 380 В использоваться будет схема подключения «треугольник». Расчет будет проведен по формуле учитывающей линейное напряжение 380В.

І = 1660/380 = 4,36 А

R = 380/4,36 = 87,1 Ом

Диаметр определяется при учете удельной поверхностной мощности нагревательного элемента. Рассчитаем длину нагревательной спирали, беря за основу удельные сопротивления из таблиц.

Поверхностная мощность = βэф*α(коэффициент эффективности)

Из проведенной работы можно свободно сделать вывод, что для муфельной печки, которая должна прогреваться до 1000 градусов Цельсия необходимо взять спираль, рассчитанную на подачу температуры в 1100 градусов Цельсия. На основе табличных данных выбираем соответствующие показатели и получаем:

Поверхностная мощность (Вдоп)=4,3∙0,2=0,86Вт/см2=8600 Вт/м2

Диаметр d=3√((4*Rt*P2)/(π2*U2*Вдоп))

Удельное сопротивление проволоки при необходимой термической нагрузке (Rt) подбирается из таблицы

При использовании нихромового сплава маркой Х80Н20, Rt составляет 1,025. Исходя из этого, Рт=1,13*106*1,025=1,15*106 Ом на мм

Для подключения греющего элемента по типу звезда: диаметр составляет 1,23 мм, длина = 42 м

Проверяем значения по формуле L=R/(p*k)

Получаем в итоге 29,1/(0,82*1,033)= 34 м

Как видно, при использовании формулы, где температура не учитывается, конечные данные имеют значительные отличия от полученных показателей. Правильно выберите длину одной спирали для соединения звезды равной 42 м, тогда для 3-х спиралей понадобится 126 метров нихромовой проволоки диаметром 1,3.

Выводы

При помощи калькуляторов и формул удастся быстро произвести расчет длины греющей проволоки. Определить диаметр на основе необходимой мощности и температурной выработки греющей спираль также не затруднительно. Но, даже при помощи второго более сложного способа расчета невозможно учесть различные факторы, которые могут возникнуть при непосредственной эксплуатации нагревателя и внести свои коррективы в его работу. Практика показывает обратное. После проведения полных расчетов все же придется подгонять полученные результаты под конкретные условия работы нагревателя.

Провести полный и высокоточный расчет всех параметров нихромовой и фехралевой спирали вам помогут специалисты «Технонагрев». Наши технологи обладают большим опытом и навыками при проектировке и изготовлении нагревателей любой сложности. То, что для вас может показаться нерешаемой задачей для нас окажется работой на несколько минут.

Расчет параметров электронагревателей для печи, расчет нихромовой спирали

В работе электрической печи одним из самых ключевых элементов является нагреватель. Именно за счет него печь вырабатывает необходимые температуры. От качества нагревательного элемента еще зависит и работоспособность печной установки в целом. По этой причине выбранный нагреватель должен строго соответствовать определенным требованиям, которые будут указаны далее. 

Качества, которыми должен обладать электронагреватель для печи:

• Нагревательный элемент должен обладать высокой жаростойкостью и прочностью в условиях повышенной температуры.

• Материал нагревателя должен обладать высоким удельным сопротивлением. От данного критерия зависит максимальная способность нагрева. Зачастую в качестве таких материалов используют сплавы нихрома и фехрали, которые характеризуются как прецизионные.

• Невысокий коэффициент температуры сопротивления важный критерий при выборе сплава для нагревательного устройства. Если данный показатель высокий придется использовать трансформатор для понижения напряжения на начальном этапе работы. Физические характеристики сплавов электронагревателя должны быть постоянными. Некоторые материалы, такие как карборунд, являющийся неметаллическим нагревателем, могут со временем изменять свои физические свойства, включая электросопротивление, что усложняет условия их эксплуатации. Для стабилизации сопротивления используют трансформаторы с большим числом ступеней и диапазоном напряжения.

• Металлические материалы должны иметь хорошие технологические свойства, а именно: пластичность и свариваемость, чтобы изготавливать их них ленты или проволоку. Из лент в дальнейшем можно производить элементы сложной конфигурации. Нагреватели также могут быть изготовлены из неметаллического сырья. Неметаллические нагреватели прессуют, или отливают, превращая в готовый продукт.

Материалы для производства нагревателей

Самыми подходящими и наиболее применяемыми при изготовлении нагревателей для электропечей являются прецизионные сплавы с высоким электросопротивлением. К ним относят сплавы на основе хрома и никеля (никель-хром), железа, хрома и алюминия (железо-хром-алюминий). Марки и свойства этих сплавов учтены в ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные». Представителями никель — хромовых сплавов являются нихром марок X20H80, X20H80-H (950-1200°C), X15H60, X15H60-H (900-1125°C), феррохромоалюминий — фехраль марок h33YU5T (950-1400). ° С), Х27Ю5Т (950-1350 ° С), Х23Ю5 (950-1200 ° С), Х15Ю5 (750-1000 ° С). Существуют также железо-хромоникелевые сплавы — Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.

Вышеуказанные материалы для нагревателей обладают хорошей тепло- и термостойкостью. Хорошую термостойкость обеспечивает защитная пленка из оксида хрома, которая образуется на поверхности материала. Температура плавления пленки выше, чем температура плавления самого сплава; он не растрескивается при нагревании и охлаждении.

Достоинства нихрома:

• Отличные механические свойства, как при низких, так и при высоких температурах;

• Сплав крипоустойчивый;

• Имеет хорошие технологические свойства;

• Хорошо поддается обработке;

• Не устаревает, немагнитится.

Недостатки нихрома:

• Дорогостоящий;

• Рабочие температуры ниже, чем у фехраля;

• Преимущества фехраля:

• Сравнительно с никелем недорогой;

• Более жаростойкий.

Недостатки фехрали:

Расчет нагревателей электрических печей

Как правило, в качестве исходных данных для определения параметров электронагревателя для печи берется его необходимая мощность, максимальные показатели вырабатываемой температуры и параметры рабочего пространства. Если мощность печной установки не известна, то ее определяют по эмпирическому правилу. При расчете нагревательных элементов важно определить диаметр и длину (для проволоки) или площадь поперечного сечения и длину (для ленты), которые необходимы для производства нагревательных элементов. Нужно сразу определить и материал, из которого будут изготавливаться нагреватели. Мы же будем рассматривать хромоникелевый сплав Х20Н80.

Вычисление диаметра и длины электронагревателя (проволоки из нихрома) для имеющейся мощности простым способом

Простейшим вариантом определения параметров нагревателя есть вычисление его диаметра и длины в условиях уже известной мощности, напряжения сети, а также температуры, которую будет иметь нагреватель. 

Но, такой расчет имеет одну особенность, о которой будет рассказано далее.

Пример вычисления длины и диаметра нагревательной проволоки

Исходные данные:

Оборудование имеет мощность P = 1200 Вт; подключается к сети с напряжением U = 240 В; нагреватель подает температуру 900 °C. В качестве нагревателя применен нихром маркировкой Х20Н80

1. В первую очередь нам необходимо определить силу тока, проходящую через элемент нагрева, подставляя имеющиеся данные:

    I = P / U = 1200 / 240 = 5 А.

2. Затем находим сопротивление нагревательной проволоки:

    R = U / I = 240 / 5 = 48 Ом;

3. Имея значения силы тока, которая проходит по нагревательной проволоке, высчитываем диаметр нагревательного элемента. Это очень важный момент. К примеру, если сила тока составляет 10 А нихромовая проволока диаметром 0,5 мм сразу же перегорит. Высчитав силу тока, следует из специальной таблицы расчета, которая предоставлена в открытом доступе, подобрать соответствующее значение диаметра проволоки. Исходя из нашего примера, где сила тока составляет 5 А, а термическая подача от нагревателя — 900 °C диаметр нагревателя должен составлять d = 0,4 мм. Площадь поперечного сечения S = 0,126 мм2.

Примечание:

Если нагревательное устройство будет эксплуатироваться в жидкостной среде, то нагрузка может быть увеличена в полтора раза.

В условиях закрытой эксплуатации, как в случае использования электропечи, нагрузка должна наоборот уменьшаться в полтора раза.

4. Следующим шагом будет определение длины нихромового элемента нагрева по формуле:

    R = ρ · l / S,

где R — электросопротивление нагревательной проволоки [Ом], ρ — удельное электросопротивление материала нагревательного элемента [Ом · мм2 / м], l – длина [мм], S — площадь поперечного сечения [мм2].

Подставляем свои данные и получаем:

    l = R · S / ρ = 48 · 0,126 / 1,11 = 5,44 м.

В этом примере нагреватель имеет диаметр Ø 0,4 мм, что соответствует ГОСТ 12766.1-90. Номинальное значение удельного электросопротивления нихромового проводника марки Х20Н80 составляет 1,1 Ом · мм2 / м (ρ = 1,1 Ом · мм2 / м), см. табл. 

Удельное электрическое сопротивление нихрома (номинальное значение).

Марка сплава	Диаметр, мм	Удельное сопротивление, мкОм*м
Х20Н80-Н	0,1-0,5	1,08
	0,5-3,0	1,11
	более 3,0	1,13
Х15Н60, Х15Н60-Н	0,1-3,0	1,11
	более 3,0	1,12
Х23Ю5Т	любой диаметр	1,39

 

Итогом расчетов является необходимая длина нихромового проводника, составляющая 5,44 м, диаметр — 0,4 мм.

Вычисление параметров диаметра и длины нихромового проводника для заданной электропечи (более сложный и подробный расчет)

В данном случае будут учтены дополнительные параметры нагревательной проволоки и ее подключение к трехфазной сети. В качестве исходных данных будут взяты внутренние размеры электропечи.

1. В первую очередь определяется внутренний объем камеры печной установки. К примеру: h = 530 мм, d = 420 мм и l = 420 мм (высота, ширина и глубина). Таким образом, получаем объем V = h · d · l = 530· 420 · 420 = 93,4 · 10 6 мм3 = 93,4 л (мера объема).

2. На следующем этапе вычисляется мощность печи, которая будет определяться по эмпирическому правилу: для печной установки объемом 10 — 50 литров удельная мощность составляет 100 Вт/л (Ватт на литр объема), объемом 100 — 500 литров — 50 — 70 Вт/л.

В качестве примера приведем печь с мощностью 100 Вт/л и сразу высчитаем, что мощность элемента нагрева должна составить P = 100 • 93,4 = 9340 Вт = 9,34 КВт. Такие печи предназначаются для однофазной сети. Если нагрузки значительно выше, то такое оборудование предназначается для трехфазного подключения.

3. Далее определяем силу тока, которая будет проходить через нагревательную проволоку по формуле: I = P / U

где P — мощность нагревательной проволоки,

U — напряжение нагревателя между концами,

и его сопротивление R = U / I.

Подключение  при указанных параметрах может происходить по одному из следующих способов:

К однофазному току бытовой сети — 220 В;

К промышленной трехфазной сети 220 В (между нулевым проводом и фазой) или U = 380 В (между двумя любыми фазами).

Бытовая сеть однофазного тока 

 I = P / U = 9340 / 220 = 42,5 А — ток протекающий через нагревательную проволоку.

Определение сопротивления электронагреватели для печи.

     R = U / I = 220 / 42,5 = 5,18 Ом.

Промышленная сеть трехфазного тока 

Нагрузка при таком типе подключения распределиться равномерно на три фазы. Поэтому понадобятся сразу три нагревательных элемента. Способов подключения существует два, из них и следует выбирать.

Обратите внимание, что применяемые формулы для определения силы тока и сопротивления к трехфазной сети не классические. Мы их подобрали для упрощения расчетов. Точность полученных данных не искажена.

Подключение по схеме «ЗВЕЗДА» подразумевает подсоединение нагревателя между фазой и нулем. В соответствии с этим напряжение на концах нагревательной проволоки будет составлять 220 В.

Ток, который проходит по нагревателю:

     I = P / U = 3113 / 220 = 14,15 А.

Сопротивление одного нагревательного элемента:

     R = U / I = 220 / 14,15 = 15,54 Ом.

При использовании схемы “ТРЕУГОЛЬНИК” нагревательный элемент подключают между двумя фазами и напряжение на его концах — 380 В.

Ток, который проходит по нагревателю:

     I = P / U = 3113 / 380 = 8,19 А.

Сопротивление одного нагревательного элемента:

     R = U / I = 380/ 8,19 = 46,4 Ом.

4. Определив сопротивление нагревательной проволоки для соответствующего типа подключения к сети далее нужно вычислить диаметр и длину проволоки.

Удельная поверхностная мощность

Вычислив все указанные параметры, следует проанализировать удельную поверхностную мощность электронагревателя, которая зависит от термических значений материала поддающегося нагреву и от конструкции выбранного элемента нагрева.

Пример

В предыдущих расчетах мы определили сопротивление электронагревателя. Для печной установки в 93,4 литра, которая включается в однофазную сеть сопротивление равно R = 5,18 Ом. Для примера подберем нихромовый сплав маркировкой Х20Н80 диаметром 1 мм. Для получения требуемого сопротивления, нужно: l = R /  = 5,18 / 1,4 = 3,7 м нихромовой проволоки,  где  — номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки по ГОСТ 12766.1-90, [Ом/м].

Масса имеющегося отрезка проводника составит m = l ·  = 3,7 · 0,007 = 0,0259 кг = 26 г, где  — масса 1 м проволоки. Затем определяем площадь поверхности отрезка проводника из нихромового сплава длиной 3,7 м. S = l ·  · d = 370 · 3,14 · 0,1 = 116,2 см2, где l – длина нагревательного элемента [см], d – его диаметр [см]. Исходя из этого, из площади 116,2 см2 должно выделяться 9,34 кВт. Прибегнув к простой пропорции выявляем, что с 1 см2 выделяется мощность  = P / S = 9340 / 116,2 = 80,4 Вт, где  — поверхностная мощность нагревательного элемента.

Такая мощность слишком большая. Нихромовый сплав ее не выдержит, если прогревать его до температур, которые обеспечили бы полученное значение поверхностной мощности. Приведенный пример является демонстрацией неправильного выбора диаметра проволоки, которая будет использоваться для изготовления нагревателя.

 

Каждому материалу, зависимо от требуемых термических значений характерно свое допустимое значение поверхностной мощности. Его можно высчитать за счет специальных табличек и графиков.

Высокотемпературным печам  (700 – 800 °С) допустима поверхностная мощность, которая равна βдоп = βэф · α, где βэф – поверхностная мощность нагревательных элементов зависящая от температуры воспринимающей тепло среды [Вт / м2], α – коэффициент эффективности излучения. Низкотемпературных печам (менее 200 – 300 °С) допустима поверхностная мощность (4 — 6) · 104 Вт/м2.

Используя приведенные примеры, вы сможете с легкостью рассчитать необходимые параметры нагревателей для электропечей, в том числе муфельных печей при разных схемах подключения. При заказе электронагревателей у компании «ТЭН24» расчет нихромовой спирали, фехралевой спирали и параметров устройства нагрева проводится совместно с технологом для каждой печи и типа подключения индивидуально.

Что такое температурный контроль | Статьи REDVAPE.RU

Что такое температурный контроль

Функция температурного контроля позволяет настроить температуру нагрева спирали, а батарейный блок будет ее поддерживать. Разберем, как все это работает, и рассмотрим плюсы и минусы этой технологии.

Немного теории

Температурный контроль (термоконтроль, ТК, англ. Temperature control) — функция, которая позволяет выбрать нужную температуру нагрева спирали. Электронная плата поддерживает выбранную температуру, уменьшая или увеличивая напряжение в зависимости от сопротивления проволоки.

Это возможно, потому что сопротивление спирали в процессе нагрева изменяется, причем на проволоке из разных материалов оно меняется по-разному. Блок с функцией термоконтроля отслеживает сопротивление проволоки автоматически.

Термоконтроль работает с материалами с большим температурным коэффициентом сопротивления: никель, титан, нержавеющая сталь. Температурный коэффициент показывает, на сколько процентов меняется сопротивление при нагревании материала до 100 градусов Цельсия. Например, у титана при нагревании до 100 градусов сопротивление увеличивается на 35%. А у никеля при таком же нагреве — на 65%.

Фехраль/кантал и нихром для режима температурного контроля не подходят. Эти сплавы специально созданы, чтобы не менять своего сопротивления при сильном нагреве. Они удобны при использовании в режиме вариватта: установив спираль, мы получаем неизменное сопротивление. Если включить режим термоконтроля со спиралью из фехрали или нихрома, блок просто перейдет в режим вариватта.

В процессе работы батарейный блок с температурным контролем измеряет меняющееся сопротивление с точностью до миллиома (1 мОм = 1/1000 Ом). По мере того, как поступает ток и спираль нагревается, боксмод высчитывает, на сколько процентов меняется сопротивление и, исходя из этого, вычисляет температуру спирали.

При установке атомайзера с никелем или титаном необходимо, чтобы батарейный блок зафиксировал изначальное сопротивление спирали, это относится и к сменным испарителям для термоконтроля. Калибровку следует проводить при комнатной температуре спирали и атомайзера. Это нужно для того, чтобы батарейный блок зафиксировал начальное сопротивление спирали (так как оно меняется от изменения температуры) и правильно рассчитывал ее температуру при парении.

Плюсы температурного контроля

Простота настройки. Все, что нужно сделать — выставить желаемую температуру. Батарейный блок сделает все остальное: измерит сопротивление, выставит мощность, сам настроит подачу напряжения таким образом, чтобы температура спирали не превысила заданную.

Полное отсутствие вкуса гари. Обычно этот привкус появляется, если на спираль поступает недостаточное количество жидкости или если спираль слишком сильно нагреется. Батарейный блок с температурным контролем в этом случае просто уменьшит напряжение.

Стабильность вкуса и насыщенности пара. Выставив нужную температуру, вы всегда получите знакомый вкус и пар, к которому привыкли. Более того, разные жидкости раскрывают свой вкус по-разному при изменении температуры — и у вас появляется возможность заново открыть для себя привычные вкусы.

Вкус, температура и насыщенность пара перестают зависеть от обдува. При уменьшении обдува в режиме вариватта пар становится более горячим, что потребует уменьшения мощности. Температурный контроль в любом случае оставляет пар одинаковым. Перекрыв обдув, станет меньше пара, но его температура не изменится. Таким образом, можно использовать как тугую, так и свободную затяжку, просто регулируя обдув без необходимости подбирать мощность.

Недостатки

Возрастает расход аккумулятора. Батарейный блок тратит дополнительную энергию для постоянного мониторинга сопротивления атомайзера. Это приводит к несколько большему расходу батареи.

 

Температурный контроль давно стал стандартом для любого боксмода. Ощущения от парения на ТК отличаются от парения на вариватте, где пар во время затяжки постепенно становится горячее. На ТК можно делать долгие затяжки, не переживая, что хлопок подгорит или пар будет слишком горячим. Вкус привычных жидкостей раскрывается по новому, поэтому советуем попробовать термоконтроль и понять, нравится вам он или нет.

Нагрев нихромовой проволоки с помощью математики

Я буду работать нихромовой проволокой; Итак, я подумал, что изучу некоторые из его свойств. Вот результат.

Сводка (TL; DR)

1. Для данного состава и калибра проволоки установившаяся температура в неподвижном воздухе полностью определяется током, протекающим через провод. Другими словами, длина провода значения не имеет.
2. Сопротивление нихромовой проволоки очень мало меняется в зависимости от температуры.Его сопротивление увеличивается только на 7% при изменении от 20 ° C до 400 ° C; и только увеличивается еще на 1% с 400 ° C до 1000 ° C. Температурный коэффициент сопротивления нихрома намного ниже, чем у большинства распространенных металлов
3. Термическое сопротивление прямого провода на открытом воздухе НЕ является постоянным при повышении температуры.
4. Для широтно-импульсной модуляции источника постоянного тока или постоянного напряжения рост температуры приблизительно пропорционален квадрату рабочего цикла.Например, по сравнению со 100% -ным рабочим циклом 50% -ный рабочий цикл дает 25% повышение температуры. Это приближение верно, ± 10%, для ΔT <600 ° C.
5. Из-за теплового расширения нихромовая проволока удлиняется примерно на 1% на каждые 700 ° C повышения температуры.

О нихроме
Нихром — это металлический сплав, состоящий в основном из никеля и хрома. Доступны разновидности нихрома с различными пропорциями никеля и хрома, а также небольшими количествами других элементов.Наиболее распространенными разновидностями являются нихром-80 (наиболее распространенный) и нихром-60, которые содержат примерно 80% и 60% никеля соответственно. Обе разновидности имеют максимальную рабочую температуру около 1100 ° C — 1200 ° C (¹) и температуру плавления выше 1400 ° C (). Хром образует оксидный слой на поверхности проволоки, который защищает проволоку от коррозии. Коррозионная стойкость, высокая температура плавления и более высокое удельное сопротивление, чем у многих других металлов, делают нихром хорошим материалом для электрических нагревательных элементов.

Измерение температуры провода
Я мог придумать только один способ точно измерить температуру провода в свободном неподвижном воздухе, который не зависел бы от знания физических констант, которые я пытался измерить — возможно, тепловизионной камеры. требуется объектив для крупного плана. Поскольку у меня его не было, мне пришлось полагаться на данные производителей проводов.

Ссылки
Для этого обсуждения я использовал данные трех компаний, продающих нихромовую проволоку: Omega, WireTronic и Pelican Wire.Данные из трех источников не совсем совпадают. Если не указано иное, все данные относятся к проводу 30 калибра.

Нагрейте с помощью математики
Эти символы используются в следующем обсуждении:
L = длина провода
ρ = удельное сопротивление или сопротивление на единицу длины. (Это постоянная величина для любого данного типа провода.)
ρ ₒ = удельное сопротивление провода при эталонной температуре / температуре окружающей среды. (Это постоянная величина для любого данного типа проволоки.)
α = температурный коэффициент сопротивления (Это свойство материала.)
R = общее сопротивление провода
P = общая мгновенная мощность, рассеиваемая проводом
ΔT = превышение температуры провода выше температуры окружающей среды, ΔT = T — T ₒ
θ = радиальное тепловое сопротивление провода к окружающей среде на обратную единицу длины (Это постоянная величина для любого данного типа провода.)

Основные уравнения
Сопротивление провода зависит от его длины (L) и удельного сопротивления (ρ):
R = ρ * L
Удельное сопротивление провода (ρ) зависит от его длины. удельное сопротивление при температуре окружающей среды (ρ ₒ ), температурный коэффициент удельного сопротивления для типа проволоки (α) и повышение температуры (ΔT):
ρ = ρₒ * (1 + α * ΔT)
Повышение температуры провод (ΔT) является функцией мощности, рассеиваемой в проводе (P), длины провода (L) и теплового сопротивления окружающему воздуху (θ):
ΔT = P * (θ / L)

Сопротивление vs.Температура
Сопротивление нихрома, как и всех проводников, зависит от его температуры.
Формула для этого изменения сопротивления обычно имеет следующий вид:
R = Rₒ (1 + α (T-Tₒ))
Где α — температурный коэффициент удельного сопротивления, Rₒ — сопротивление при эталонной температуре. , Tₒ, которая обычно составляет 20 ° C.

Температурный коэффициент удельного сопротивления ( α )
Температурный коэффициент удельного сопротивления, представленный символом α ; определяет изменение сопротивления из-за изменения температуры по следующей формуле:
ρ = ρₒ * (1 + α * ΔT)

Для нихрома α часто задается как константа ≈ 0.00017 ° Cˉ¹. α для нихрома намного ниже, чем для большинства обычных металлов. Например, α меди в 24 раза больше, чем нихрома. α для нихрома не только низкое по сравнению с другими металлами; это очень малая величина в абсолютном выражении. Даже при изменении температуры на 1000 ° C сопротивление увеличивается только на 7%. Что меня удивило, так это то, что α может не быть постоянным в зависимости от температуры.

Я построил график зависимости « ρ / ρₒ » от температуры, предоставленный двумя производителями нихромовой проволоки. Данные WireTronic показывают почти постоянное значение для α в зависимости от температуры; обозначено как ρ / ρₒ — прямая линия. Но, как ни странно, это постоянное значение для α (≈0,00006 ° Cˉ¹) сильно отличается от обычно цитируемого значения 0,00017 ° Cˉ¹ для нихрома. Данные Omega показывают, что α сильно изменяются в зависимости от температуры; но от 20 ° C до 400 ° C Омега показывает точно α = 0.00017 ° Cˉ¹. Хорошо, что α слишком мала, чтобы иметь большое значение.

Термическое сопротивление прямого провода (θ)
Если тепловое сопротивление провода является постоянным при изменении температуры, то повышение температуры провода должно быть линейной функцией рассеиваемой мощности по формуле:
ΔT = P * θ
Но я использовал данные из нескольких таблиц данных нихромовой проволоки, чтобы построить θ для проволоки длиной 1 фут.2 * θ * ρₒ * α)

Вывод:
Для источника постоянного тока, питающего нихромовую проволоку, свойства θ, α и ρ ₒ не зависят от длины провода; Таким образом, повышение температуры (ΔT) также не зависит от длины провода и зависит только от тока (I).

Примечание: я был встревожен, увидев, что уравнение ΔT постоянного тока имеет разрыв в точке, где:
I = 1 / √ [θ * ρₒ * α]
Но в остальном уравнение выглядит разумным:
a. 2) [предположим, что ρ составляет прибл.постоянная по ΔT]

Заключение:
Повышение температуры провода (ΔT) изменяется пропорционально квадрату напряжения (V) и обратно пропорционально квадрату длины провода (L). Поскольку θ также является функцией температуры, эти отношения не пропорциональны. Таким образом, при постоянном напряжении трудно предсказать температуру провода аналитически, а воспроизводимость во многом зависит от соответствия длины провода.

Термическое расширение
Большинство материалов расширяются при повышении температуры.Величина этого расширения выражается следующей формулой, где α — коэффициент линейного теплового расширения.
ΔL = L * α * ΔT
Коэффициент линейного теплового расширения для нихромовой проволоки составляет 14,0E-6. Это в среднем. Коэффициент варьируется на 5-10% от 20 ° C до 1000 ° C. По мере нагревания проволока становится длиннее — примерно на 1% длиннее на каждые 700 ° C повышения температуры. Если ваше приложение требует, чтобы провод был натянут плотно; Было бы неплохо создать пружинный механизм для компенсации расширения и поддержания постоянного натяжения.

Проволока сопротивления из нихрома 60 (NiCr)

Проволока сопротивления из нихрома 60 (NiCr)

нихром 60 (NiCr60) Провод резистивного нагрева длиной 25, 50, 75 или 100 футов упакован в полиэтиленовый пакет

спиральный Нихромовая проволока (сопротивление открытой катушки Проволочные элементы — инфракрасные и воздушные технологические / канальные нагреватели)
5, 10 или 30 фунтов катушки из нихрома или кантала

Нихромовая проволока обычно используется в качестве резистивного нагревателя для резки пенопласта (пенополистирола, полиуретан и др.) ткани и множество других материалов. Проволока нихром-60 (NiCr60 Тип Сплав 675 Никель-Хромовый сплав) Никель: 57-58%, Хром: 16%, Кремний: 1,5%, Железо: Остаток У нас в наличии 16-22, 24, 25, Проволока Нихрома-60 калибра 28, 29 и 31, реализуемая стопа (упакована в полиэтиленовый пакет) — обычно используется провод 21 калибра. Это может потребовать немного поэкспериментировать, чтобы определить лучший калибр для вашего материала, и какое правильное напряжение и температура.

---

Свойства сплава NiCr 60 типа 675:

Плотность (вес на кубический дюйм 🙂 0,2979 фунта. Удельный вес при 68F (20C): 8,247 Магнитное притяжение: пункт Теплопроводность, Вт / см / C @ 100C (212F): 0,132 Приблизительная температура плавления: 2462F (1350C) Максимальная рабочая температура: 1652F (900C)

Коэффициенты удельного сопротивления: Температура 68F (20C), коэффициент 1.000 Температура 212F (100C), коэффициент 1.019 Температура 392F (200C), коэффициент 1.043 Температура 572F (300C), коэффициент 1.065 Температура 752F (400C), коэффициент 1.085 Температура 932F (500C), коэффициент 1.093 Температура 1112F ( 600C), коэффициент 1,110 Температура 1292F (700C), коэффициент 1,114 Температура 1472F (800C), коэффициент 1,123 Температура 1652F (900C), коэффициент 1,132 Температура 1832F (1000C), коэффициент 1,143

---

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕКУЩЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ OF NICHROME 60 ПРЯМОЙ ПРОВОД Показывает приблизительный ток в амперах, необходимый для достижения заданной температуры.Применяется только к прямым проводам, натянутым горизонтально на воздухе.
AWG (Калибр)	Диаметр «	Темп. 400F Темп. 204C	600 316	800 427	1000 538	1200 649	1400 760	1600 871	1800 982	2000F 1093C
16	.051	6,13	8,31	10,50	13,11	16,30	20,10	24,10	28,20	32,30
17	0,045	5,31	7,18	9,13	11,30	13,90	16,90	20,30	23.60	27.00
18	0,040	4,66	6,26	7,90	9,75	11,96	14,51	17,37	20,48	23,08
19	0,036	4,09	5,46	6,84	8,41	10,30	12.45	14,87	17,78	19,73
20	0,032	3,58	4,77	5,92	7,25	8,86	10,69	12,72	15,43	16,87
21	0,0285	3,14	4,16	5.13	6,26	7,63	9,17	10,88	13,40	14,40
22	0,0253	2,76	3,63	4,44	5,40	6,56	7,87	9,31	11,63	12,33
24	0,020	2.12	2,76	3,32	4,01	4,86 ​​	5,80	6,82	8,76	9,01
25	0179	1,84	2,42	2,90	3,44	4,15	4,97	5,86	6,96	7,72

---

Размер и приблизительный холод Сопротивления для общей мощности
Вт при Рабочая Температура	НИХРОМ 60 Ом при 75 градусах		РЕКОМЕНДУЕТСЯ A.РАЗМЕРЫ Ш.Г.
	110-120 Вольт	220-240 Вольт	110-120 В	220-240 Вольт
200	59.050	236,20	Макс. 25-29	Макс. 28-32
250	47,240	188,96	24-28	27-31
300	39.366	157,46	24-28	27-31
350	33,742	134,97	23–27	26-30
400	29,525	118,10	22-26	25–29
450	26,244	104,98	20–24	23–27
500	23.620	94,479	20–24	23–27
550	21,472	85,889	19-23	22–26
600	19,683	79,730	19–23	22–26
650	18,170	72,679	19–23	22–26
700	16.871	67,486	18–22	21–25
750	15,745	62,982	18–22	21–25
800	14,762	59.055	18-22	21–25
850	13,894	55,577	17–21	20-24
900	13.122	52,487	17–21	20-24
950	12,431	49,726	17–21	20–24
1000	11,810	47,240	16-20	19–23
1050	11,247	44,989	16-20	19–23
1100	10.737	42,946	16-20	19–23
1150	10,270	41.078	15–19	18-22
1200	9,8418	39,367	15–19	18–22
1250	9,4479	37,792	14–18	17-21
1300	9.0845	36,338	14-18	17-21
1350	8,7480	35,992	13–17	16-20
1400	8,4356	34,743	13–17	16-20
1450	8,1449	32,579	12–16	15–19
1500	7.8732	31,493	12–16	15–19

---

Типовая схема «горячей проволоки»

** ВНИМАНИЕ: опасность поражения электрическим током
Нихромовый провод находится под напряжением. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы изолировать нихромовая проволока от любого электрического проводника до подачи питания. Никогда не трогай нихромовую проволоку при подаче питания.

Электрические расчеты для приложений с «горячей» проволокой:

Общая сила тока цепи из нихромовой проволоки не должна превышать сила тока регулятора переменного напряжения, питающего цепь.Как практическое правило не должно превышать 80% от общей номинальной силы тока переменной. контроль напряжения.

Закон Ома:
V = I x R Напряжение = Ток x Сопротивление (Ом)
I = V / R Ток = Напряжение / Сопротивление (Ом)
R = Сопротивление V / I (Ом) = Напряжение / Ток

Пример №1:
Расчет необходимого сопротивления цепи «горячего провода». Это приведет к полной настройке (от 0 до 100%) регулируемого напряжения 120 вольт, 15 ампер.

Максимальный рекомендуемый ток цепи = 15 ампер x.80 (80%) = 12 ампер
Максимальное управляющее напряжение = 120 вольт
Используя расчет сопротивления, приведенный выше R = V / I = 120 вольт / 12 ампер = 10 Ом

Пример № 2:
Используя результат из примера № 1, сколько нихромовой проволоки 21 калибра потребуется для удовлетворения требований?

Из таблицы технических характеристик: Сопротивление нихромовой проволоки 21 калибра = 0,831 Ом / фут
Требуемая длина нихромовой проволоки = (Требуемое сопротивление цепи) / (Ом / фут Wire)
Требуемая длина нихромового провода = 10 Ом /.831 Ом / фут = 12,034 фута

Пример № 3:
Из примера № 2 предположим, что вы хотите использовать только 6 футов нихромовая проволока. Какая максимальная регулировка шкалы контроллера может быть сделано без превышения регуляторов переменного напряжения 120 вольт 15 ампер рейтинг?

Регуляторы переменного напряжения имеют регулировку шкалы от 0 до 100% максимального управляющего напряжения. То есть установка 50% на 120 контроль напряжения приведет к выходу 120 x.50 (50%) = 60 вольт. Установка 30% на регуляторе 120 вольт будет в результате получается выход 120 x 0,30 (30%) = 36 вольт.

Кусок нихромовой проволоки калибра 21 калибр длиной 6 футов будет иметь общее сопротивление 0,831 Ом / фут x 6 футов = 4,986 Ом.

Напомним, что максимальная рекомендуемая сила тока составляет 15 ампер x 0,80 (80%) = 12. амперы
Используя расчет напряжения сверху V = IxR = 12 ампер x 4,986 Ом = 59,832 вольт

Какой процент настройки циферблата даст 59.832 вольт выход?
% настройки шкалы = (требуемое напряжение / максимальное управляющее напряжение) x 100
% настройки шкалы = (59,832 вольт / 120 вольт) x 100 = 49,86%

Диск на контроллере можно отрегулировать от 0 до 49,86% без превышение номинального тока контроллера.

Пример № 4:
На основании приведенных выше примеров, какова максимальная оценка температура, которую достигает нихромовый провод 21 калибра при 12 ампер?

Из таблицы технических характеристик:
Нихромовая проволока 21 калибра, калибр 10.88 ампер приведет к проводу температура 1600F
Нихромовый провод 21 калибра при 13,40 А приведет к образованию провода температура 1800F
Следовательно, мы можем ожидать, что температура провода упадет в пределах 1600F и 1800F.
Мы можем оценить температуру примерно 1700F при 12 амперах.

---

---

Товар ID	Каталожный номер	Описание	Кол-во
MORTHRM10003	ПИ-7 / 8-1	Диаметр 7/8 дюйма.x 7/16 дюйма, керамический изолятор, 13/32 дюйма Отверстие	Пакет из 25 предметов
MORTHRM10002	ПИ-5 / 8-1	Керамический изолятор диаметром 5/8 дюйма x 7/16 дюйма W, 1/4 дюйма Отверстие	Пакет из 25 предметов
MORTHRM10001	ПИ-3 / 4-1	Керамический изолятор диаметром 3/4 дюйма x 3/8 дюйма W, 5/16 дюйма Отверстие	Пакет из 25 предметов

Товар ID	Каталожный номер	Описание
TGGT (DFGL) Провод — Электропровод. Тефлоновая оплетка, оплетка из стекловолокна.
WIREHT10001	14GA TGGT Провод	14 калибр TGGT Электрический провод питания. 482 F (250C)
ПРОВОД HT10002	12GA TGGT провод	Электрический силовой провод TGGT калибра 12. 482 F (250C)
MG (HDL) Провод — Провод электропитания (высокотемпературный)
ПРОВОД HT10003	14GA MG Провод	Провод электропитания MG 14 калибра.Высокая температура (842 град. F)
ПРОВОД HT10004	12GA MG провод	Провод электропитания MG 12 калибра. Высокая температура (842 град. F)

Номер детали	Каталожный № / Описание	Кол. Акций
# 10 Клеммы с резьбовыми шпильками
HTTERM10026	66636 HT2-5 (от 16 до 14 млрд лет.Диапазон проводов CMA Диапазон: 2.050-5.180) Размеры: W: .314, С: .295, L: .630, B: .177, E: .472, Д: .165	50 штук
HTTERM10027	66639 HT5.5-5 (диапазон проводов 12-10 Ga Диапазон CMA: 5.180-13.100) Размеры: W: .374, С: .324, L: .767, B: .255, E: .579, Д: .220	50 штук
Шпилька 1/4 » Кольцевые клеммы
HTTERM10019	66637 (16-14 Ga.Провод)	50 штук
HTTERM10031	66640 HT5.5-6 (проволока 12-10 Ga)	50 штук

Соединители для стыкового сращивания. Высокотемпературный неизолированный сплав сталь, никелированная.

Более Информация

HTTERM10021	66646 HTB2S (16-14 гг.Провод)	50 штук
HTTERM10023	66647 HTB5.5S (провод 12-10 Ga)	50 штук

По желанию Органы управления:
	Пейн 18TBP-1-15 , вход 120 В переменного тока, переменное напряжение, твердотельное управление питанием, выход 0-118 В переменного тока, 50/60 Гц, 15 ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ AMP, 1.8 кВА при макс. НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. R L (Ом) Минимальное сопротивление нагрузки = 8 (Для резистивных нагрузок a минимальное сопротивление нагрузки R L всегда определяется напряжением и текущий рейтинг вашего регулятора мощности. Разделение максимальной производительности напряжение (то есть входное напряжение) по номинальному току даст вам это значение. Закон Ома, E = I * R)
	Пейн 18TBP-2-15 , вход 240 В переменного тока, переменное напряжение, твердотельное управление питанием, выход 0-235 В переменного тока, 50/60 Гц (ТАКЖЕ ДЛЯ ВХОДА 220/230 В переменного тока), ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ 15 А, 3.6 кВА при макс. НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. R L (Ом) Минимальное сопротивление нагрузки = 16 (для резистивных нагрузок a минимальное сопротивление нагрузки R L всегда определяется напряжением и текущий рейтинг вашего регулятора мощности. Разделение максимальной производительности напряжение (то есть входное напряжение) по номинальному току даст вам это значение. Закон Ома, E = I * R)
	Пейн 18TP-1-15 , 120 В переменного тока, вход 50/60 Гц, переменное напряжение, портативный твердотельный государственный регулятор мощности, однофазный, предохранитель на 15 ампер, вилка длиной 6 футов и шнур.
	Пейн 18TP-2-15 , вход 240 В переменного тока, переменное напряжение, портативный твердотельный регулятор мощности, однофазный, предохранитель 15 А, вилка длиной 6 футов и шнур. 3600 Вт при 240 В (максимальное номинальное напряжение)

Код товара	Каталог #	Описание
PAYNE10001	18ТБП-1-15	Пэйн Инженерное дело, твердотельное реле 120 В Регулируемый регулятор мощности температуры.120 В переменного тока на входе, 0-118 В переменного тока на выходе, 50/60 Гц
PAYNE10002	18ТБП-2-15	Твердотельные накопители Payne Engineering Регулируемый регулятор мощности температуры. 240 В переменного тока на входе, 0-235 В переменного тока на выходе, 50/60 Гц (ТАКЖЕ ДЛЯ ВХОДА 220/230 В переменного тока)

PAYNE10003	18ТП-1-15	120 В переменного тока, предохранитель 15 А, вилка длиной 6 футов и шнур.Портативная твердотельная переменная Регулятор мощности температуры. Однофазный, вход 50/60 Гц. 1800 Вт при 120 В (максимальное номинальное напряжение)
PAYNE10006	49C25-15	Запасной предохранитель для блока управления 18ТП-1-15 (может быть добавлен к вашему заказу после выбрав элемент управления выше)
PAYNE10005	18ТП-2-15	Регулировка переменного напряжения 240 В переменного тока.Портативный твердотельный источник питания контроль. Предохранитель на 15 ампер, вилка длиной 6 футов и шнур. Отдельная фаза. 3600 Вт при 240 В (максимальное номинальное напряжение)

Товар ID	Каталожный №	Размер шпули (футы)	ДЮЙМ
			НОМИНАЛ	МИНИМУМ	МАКСИМУМ
FIBSLEEV10045	# 2	100	0.263	0,258	0,278
FIBSLEEV10046	# 3/8	100	0,387	0,375	0,399
FIBSLEEV10047	# 1/2	100	0,512	0.500	0,524

10-32 Обжимная головка с резьбой

Резьба 10/32 x длина 1-3 / 8 дюймов

MORPARTS10002

Головка для обжима10-32 Головка для обжима с резьбой

IRTB10001	TB1C / 1-полюсный керамический терминал Блок
IRTB10002	TB2J / 2-полюсный керамический терминал Блок
IRTB10005	TB4J / 4-полюсный керамический терминал Блок

[На главную] [Вверх] [Нихромовая и канталовая проволока]

Мы Дистрибьютор промышленных, коммерческих и Жилые обогреватели и элементы управления. Всегда консультируйтесь инструкции производителя по установке для правильной установки продукты или системы, представленные на этом сайте. © Авторские права 1999-2019 Mor Electric Heating Assoc., Inc. MOR ELECTRIC HEATING ASSOC., INC. 5880 Alpine Ave. NW — Comstock Park, MI 49321 USA Тел. 616-784-1121-800-442-2581 — Факс 616-784-7775 Эл. .com

источник питания — какое напряжение / ампер на нихромовом проводе требуется для нагрева 1 метра

источник питания — какое напряжение / ампер на нихромовом проводе требуется для нагрева 1 метра — обмен электротехническими стеками

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 177 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

2. 0
3. +0
6. Авторизоваться Зарегистрироваться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 2 года, 8 мес назад

Просмотрено 3к раз

\ $ \ begingroup \ $ Закрыт .Этот вопрос должен быть более конкретным. В настоящее время он не принимает ответы.

---

Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он фокусировался только на одной проблеме, отредактировав это сообщение.

Закрыт 2 года назад.

Как я могу определить, какое напряжение и ток необходимы для нагрева нихрома до:

Температура: 220 F Длина: 100 см. Калибр: 20 (0.Диаметр 85 мм, 1,62 Ом на метр)

Мне кажется нужно 7 вольт и 3 ампера.

У меня лабораторный блок питания на 15 вольт и 40 ампер.

JRE

50.7k88 золотых знаков7979 серебряных знаков135135 бронзовых знаков

Создан 13 ноя.

Том ХанТом Хан

111 серебряных знаков 22 бронзовых знака

\ $ \ endgroup \ $ 1 \ $ \ begingroup \ $

Отработать проволоку на нагревательном элементе мощностью 1кВт в электрокамине.Измерьте сопротивление и используйте сетевое напряжение, чтобы получить ток. Этот ток заставит любую длину нихрома аналогичного диаметра раскалиться докрасна.

Или, округлёнными числами, если у вас есть 110 В переменного тока, создающее 1 кВт тепла, что дает вам около 10 А

Создан 13 ноя.

Дирк БруэрDirk Bruere

11.2k77 золотых знаков4646 серебряных знаков9090 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 3 Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Нихромовая проволока

Нихром 20 Этот сплав имеет умеренную стойкость к окислению. Области применения: огнеупорные анкерные болты, крепежные элементы и клеммы, прикрепленные к никель-хромовым нагревательным элементам. Нихром 30 Этот сплав также используется для нагревательных кабелей и канатных нагревателей в элементах размораживания и антиобледенения, резисторах, обогревателях пола, электрических одеялах и подушках, обогревателях плинтусов и автомобильных сиденьях. Применения: Реостаты для тяжелых условий эксплуатации, нагреватели с открытым змеевиком в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, ночные нагреватели, сплошные горячие плиты, конвекционные нагреватели и тепловентиляторы. Нихром 40 Применения: Ночные обогреватели, конвекционные обогреватели, сверхмощные реостаты, тепловентиляторы, нагревательные кабели и канатные обогреватели в элементах размораживания и антиобледенения, электрические одеяла и подкладки, автомобильные сиденья, обогреватели плинтусов и напольные обогреватели, а также резисторы.

Нихром 60 Нихром 60 идеален для использования в качестве нагревательных элементов в бытовых сетях и в средах с умеренной жарой и высокой влажностью. Области применения: трубчатые элементы в металлической оболочке, используемые, например, в нагревательных плитах, грилях, тостерах и нагревателях. Сплав также используется для подвесных змеевиков в воздухонагревателях в сушилках для одежды, тепловентиляторах, сушилках для рук. Нихром 70 Нихром 70 отлично подходит для восстановления атмосферы, так как не подвержен «зеленой гнили». Применение: Нихромовая проволока этого типа используется в электрических нагревательных элементах промышленных печей. Нихром 80 Нихром 80 имеет очень хорошую стабильность формы. Этот сплав обеспечивает превосходный срок службы по сравнению с другими типами нихромовой проволоки благодаря отличным адгезионным свойствам его поверхностного оксида. Обычно используется для промышленных печей и нагревательных элементов в бытовой технике. Область применения: водонагреватели, утюги, гладильные машины, пластмассовые штампы, паяльники, трубчатые элементы в металлической оболочке и картриджные элементы.

Никелевые сплавы для нагрева

---

Выбор нихромового нагревательного элемента

---

Никель-хромовые сплавы использовались с 1900 года и успешно применялись в нагревательных элементах. Следовательно, реальный практический опыт использования оборудования и промышленных печей дает уверенность в использовании этих сплавов в передовых и уже установленных конструктивных решениях.

Что такое сплав для резистивного нагрева?

---

Выбор материалов для электронагревания зависит от внутреннего сопротивления протеканию тока для производства тепла.Медная проволока не выделяет достаточно тепла, когда проводит электричество. Следовательно, чтобы сплав, такой как проволока, пруток, полоса или лента, можно было рассматривать как электронагревательный элемент, он должен противодействовать потоку электричества.

Обычно распространенные стали и сплавы, такие как нержавеющая сталь, препятствуют прохождению электричества. Этот термин свойства известен как удельное сопротивление. В Северной Америке для описания удельного сопротивления принято использовать омы на круговую милю, и этот термин используется в данных. Технически подходящее обозначение — ом.см / фут или Ом, умноженное на круговые милы на фут. В европейских странах общепринятой единицей удельного сопротивления является ом мм² на м.

Если бы только удельное сопротивление рассматривалось как основной фактор для электрического нагревательного элемента, можно было бы выбрать вариант из нескольких сплавов с разной стоимостью. По своей экстремальной природе электрический нагревательный элемент часто нагревается докрасна, и обычные сплавы не могут выдерживать такое количество тепла в течение длительного периода. Они выходят из строя, и это называется жалкой жизнью нагревательного элемента.

Семейства сплавов были приготовлены традиционно с подходящей комбинацией двух определенных свойств:

1. Высокое электрическое сопротивление
2. Длительный срок службы, потенциал выносливости в качестве нагревательного материала

Эти группы сплавов можно разделить на шесть основных классов.Несмотря на то, что для полноты изложения перечислены целые семейства сплавов, эта статья посвящена никель-хромовым (NiCr) сплавам. Основные марки этих сплавов показаны с указанием их состава и удельного сопротивления.

Американские стандарты испытаний и материалов

Стандарт	Описание
B63	Сопротивление металлических проводящих и контактных металлов
B70	Метод испытания электрического сопротивления нагревательные элементы
B76	Ускоренные эксплуатационные испытания нихрома и никель-хром-железных сплавов для электронагревательных целей
B78	Испытание на увеличение срока службы для электронагревательных сплавов FeCrAl
	Спецификация B344 9. или прокат из никель-хромовых и никель-хром-железных сплавов для нагрева
B603	Технические условия на тянутые или прокатанные сплавы FeCrAl

Характеристики сплавов для контактного нагрева

---

91 747

Чтобы стать важным электронагревательным элементом, металл или сплавы должны обладать следующими характеристиками:

1. Хорошее высокое электрическое сопротивление для сохранения малой площади поперечного сечения
2. Высокая прочность и пластичность при рабочих температурах
3. Низкий температурный коэффициент электрическое сопротивление для предотвращения изменений сопротивления при рабочей температуре, значительно превышающих сопротивление, достигаемое при комнатной температуре.
4. Превосходная стойкость к окислению на воздухе при умеренных процедурах.
5. Подходящая работа и потенциал для придания необходимой формы.

Этими свойствами обладают нихрома 80/20, нихрома 70/30, нихрома 60/15 и нихрома 35/20. Оценка свойств этих сплавов на воздухе производится следующим образом:

a

	A сорт 80/20 NiCr	70/30 NiCr	C Grade 60/15 NiCr	D Grade 35/20 NiCr
UNS	N06003	N06008	N06004	Нет
Наивысшая рабочая температура на воздухе	120000 1260 ° C или 22603	1150 ° C или 2100 ° F	1100 ° C или 2000 ° F
Точка плавления	1400 ° C или 2550 ° F	1380 ° C или 2520 ° F	1390 ° C или 2530 ° F	1390 ° C или 2530 ° F
Удельный вес	8.41	8,11	8,25	7,95
Плотность	0,304 фунта / дюйм³	0,293 фунта / дюйм³	0,298 фунта / дюйм³000	927 927 фунт / дюйм ³000	927 927 927 927 фунтов	.107 британских тепловых единиц / фунт / фут	.110 британских тепловых единиц / фунт / фут	.107 британских тепловых единиц / фунт / фут	.110 британских тепловых единиц / фунт / фут
Предел прочности на разрыв	830 фунтов / фут	900 МПа или 130 тыс. Фунтов / кв. Дюйм	760 МПа или 110 тыс. Фунтов / кв. Дюйм	620 МПа или 90 тыс. Фунтов / кв. Дюйм
Предел текучести, 0.2%	415 МПа или 60 тыс. Фунтов / кв. Дюйм	485 МПа или 70 тыс. Фунтов / кв. Дюйм	380 МПа или 55 тыс. Фунтов / кв. Дюйм	345 МПа или 50 тыс. Фунтов / кв. или 35 тысяч фунтов на квадратный дюйм	240 МПа или 35 тысяч фунтов на квадратный дюйм	240 МПа или 35 тысяч фунтов на квадратный дюйм
Уменьшение площади	55%	55%	55%	55%

Самый популярный Сплав сопротивления, состоящий из 80% никеля и 20% хрома, все еще широко используется, однако различные исследования предложили некоторые улучшения в основной химии.Включены номинальные количества железа, марганца и кремния, а также небольшое содержание редкоземельных металлов и других, что позволяет использовать сплав при температуре до 1200 ° C или 2192 ° F.

Никель-хромовый сплав 70/30 обеспечивает увеличенный срок службы на воздухе при температуре до 1260 ° C или 2300 ° F. Он обеспечивает выдающуюся стойкость к окислению в условиях низкого содержания кислорода, механизм, известный как зеленая гниль из-за зеленого оттенка оксида.

Нихромовый сплав, состоящий из 60% никеля и 16% хрома и оставшегося железа, обычно выбирается, когда температура нанесения не должна быть выше 1100 ° C или 2012 ° F, как в электрических утюжках.

Сплав, состоящий из 35% никеля, 20% хрома и Рем-железа, используется в печах с промышленным регулированием, работающих при температурах от 800 ° C до 1000 ° C или от 1472 ° F до 1832 ° F. Он обеспечивает значительный вклад в предотвращение повреждений, которые могут иметь место в двух указанных выше сплавах, когда рабочая температура одинакова, но условия различаются между восстановлением и окислением. Нихром А или 80/20 не рекомендуется использовать в условиях, которые восстанавливают никель и окисляют хром.

Все нагревательные сплавы, упомянутые в таблице выше, имеют длительный срок службы в качестве нагревательного материала, если они спроектированы соответствующим образом с использованием подходящего размера проволоки и спецификации катушки.

Резистивные проволоки или ленты обычно вводятся в отожженном виде, если иное не указано отдельно. Их удобно формовать путем наматывания или гибки в отожженном состоянии.

Подходящий срок службы нагревательного элемента начинается с производства сплава и последующим результатом надлежащего ухода за сплавом — проволокой, лентой, полосой, когда он формируется в качестве нагревательного элемента и устанавливается в бытовом приборе. Нихромовые сплавы устойчивы к коррозии, как и нержавеющие стали, однако они сильно повреждаются в некоторых условиях, поэтому требуются меры предосторожности, чтобы содержать их в чистоте.

Разнообразие нагревательных элементов

---

Элементы сопротивления используются несколькими способами и в следующих областях применения:

Проволока или лента могут быть открытыми или закрытыми. Открытый нагреватель более эффективно распределяет тепло, позволяет ему работать при повышенной температуре без использования тяжелых материалов. Но он не защищен от внешних факторов, таких как ржавчина и короткое замыкание, и может вызвать потенциальный риск поражения электрическим током пользователя.

Идея монтажа провода или ленты имеет первостепенное значение.Его можно повесить или вживить. Стандартные варианты подвески можно увидеть в воздухонагревателях, в которых нагревательная спираль пронизана множеством бусинок в форме пончика, поддерживаемых проволочной рамой.

Поддерживаемые материалы обычно используются в печах, где для змеевика предлагается регулярная опора для укладки на стены. Обычно такой поддерживаемый тип нагревателя изготавливается из сплавов на основе железа (FeCrAl), которые имеют небольшую жаропрочность. Они медленно реагируют на тепловую реакцию, так как несущий материал требует нагрева.Основная причина использования этих сплавов — их экономичная цена.

Существует множество нагревателей, классифицируемых как трубчатые нагреватели или нагреватели с оболочкой, в которых провод вставлен в покрытие из нержавеющей стали или жаропрочного материала. Катушка из проволоки, покрытая оксидом магния, упакованная в трубку, обеспечивает достаточную электрическую изоляцию и теплопередачу за счет теплопроводности наружу. Нагреватели варьируются от пиковых классов, используемых при работе с верхом и печи, до дешевых небольших нагревателей для погружения в чашу.

Как работают сплавы электрического сопротивления

---

Сплав электрического сопротивления выделяет тепло, в зависимости от его состава, он противодействует потоку электричества. Сплав должен иметь возможность проводить электричество до соответствующей температуры, чтобы работать в качестве нагревательного материала.

Температурный коэффициент сопротивления

Сопротивление току, выраженное в омах для конкретного сплава, изменяется в зависимости от изменения температуры сплава. Это отклонение указывается в процентах от фактического сопротивления комнатной температуре.Обычно с повышением температуры сопротивление увеличивается, поэтому нагревательный элемент в виде проволоки имеет сопротивление 1 Ом при комнатной температуре (20 ° C или 68 ° F), может достигать сопротивления до 1,08 Ом при 650 ° C или 1202 ° F. , следовательно, сопротивление увеличивается на 8% из-за нагрева. Следующая диаграмма описывает стандартное сопротивление для основных нагревательных сплавов.

При непрерывном функционировании нагревательного элемента при выборе конструкции элемента следует учитывать изменение его сопротивления. Выберите горячее состояние, затем вернитесь к сопротивлению комнатной температуры, которое должен быть изготовлен для элемента.Нагревательный провод сопротивления, лента и полоса каждый раз предлагаются с указанием их сопротивления комнатной температуре.

Производство оксидов и срок службы

---

Все металлы могут выступать в качестве нагревательного элемента, если они не обладают достаточно высоким сопротивлением, но их площадь поперечного сечения должна быть очень маленькой, чтобы это было практично. После выбора сплава в качестве нагревательного элемента он должен обладать требуемым потенциалом для создания адгезионного оксидного слоя в горячей форме фактически во время повторяющихся горячих холодных циклов.

Оксидный слой стремится защитить металл под ним от трагического окисления до уровня разрушения. Это похоже на ржавчину, которая защищает нижнюю часть стали от быстрой коррозии. Когда поверхностный слой удален, он показывает под новой поверхностью стали. Важно, чтобы оксидный слой на нагревательном элементе оставался изолированным для защиты нижележащего элемента.

Каждый производитель при разработке сплава конструирует образец проволоки и оценивает ее до того, как расплав будет допущен к производству.Оценка выполняется методом, указанным в ASTM B-76, и показывает срок службы в часах. Следующая диаграмма показывает температурный срок службы различных сплавов нихрома.

Влияние обработки на удельное сопротивление

---

Электрическое сопротивление — это внутреннее свойство каждого металла, в зависимости от его состава и конфигурации. На сопротивление могут влиять методы изготовления и обработки, такие как холодная обработка и обработка отжигом, в той степени, в которой они изменяют физическую структуру материала.

Изменение удельного сопротивления со скоростью охлаждения особенно важно для материала после яркого отжига, обработка которого включает отжиг в защищенной среде, а затем быструю закалку. Когда материал функционирует при температурах выше 300 ° C или 572 ° F, удельное сопротивление может быть изменено по сравнению с его первоначальным значением, особенно если элементы немного охлаждаются. Возможны следующие изменения:

Однако способность к изменению удельного сопротивления сияющей отожженной проволоки или ленты зависит от размера сечения.Поскольку легкие части охлаждаются быстрее, чем массивные части, легкие части описывают более конкретное влияние скорости охлаждения на электрическое сопротивление. Влияние максимальное для нихрома 80/20 и нихрома 70/30 и умеренное для сплава 60/15. Для сплава 35Ni20Cr значительного размерного эффекта не наблюдалось.

Когда перед установкой необходима точная калибровка нагревателя, на проволоке или полосе указывается окисленный слой из-за образования оксида, металл слегка закаливается на воздухе от температуры отжига.При нанесении не произойдет значительного изменения электрического сопротивления, потому что его начальное сопротивление будет стабилизировано фактическим процессом отжига, близким к максимальному значению для сплава.

Базовое сопротивление отожженной проволоки может быть изменено путем наматывания нагревательного элемента, поскольку наматывание включает в себя холодную обработку. Степень холодной обработки должна быть одинаковой для всей катушки, чтобы поддерживать равномерное сопротивление и производить катушки, проявляющие однородные свойства растяжения.Напряжение намотки должно быть постоянным и однородным, насколько это возможно, в процессе наматывания без резких рывков на проволоке. Стабильность растяжения показывает постоянство холодного процесса и диаметра намотанной проволоки.

Нагревательные элементы из сплава нихрома

---

Электрический резистивный нагревательный элемент использовался в течение длительного периода времени. Поэтому многие конструкции усовершенствованы для обеспечения превосходных характеристик. Важно проверить все факторы, которые позволят создать обогреватель, который будет предлагать удовлетворительные функциональные возможности по доступной цене.Для выполнения этой задачи необходимо учитывать следующие факторы:

Применение: Все нагревательные элементы не одинаковы. Они относятся к категории промышленных печей и оборудования. В таких печах, как промышленные нагреватели, стоимость нагревательного элемента не имеет решающего значения из-за массового производства. В бытовых приборах небольшая ошибка может вызвать раннее повреждение, что является критическим фактором, поскольку может потребоваться отозвать несколько устройств. Некоторые компании могут принять 1% дефект, но наличие дефектного устройства — это 100% отказ для клиента.Инженер-конструктор всегда пытается предотвратить любую проблему в целом.

Механические воздействия : если нагретое оборудование должно подвергнуться серьезному механическому удару, метод установки элементов должен иметь первостепенное значение.

Температура : Это основной фактор при выборе сплава и размера нагревательного материала. Применение нагревательного элемента указывает требуемую температуру. Также важно различать температуру окружающей среды и температуру провода сопротивления.В печи они хранятся довольно близко, но с другой стороны, в электрическом чайнике температура воды поднимается до 100 ° C или 212 ° F, в то время как сама проволока может быть увеличена до 1000 ° C или 1832 ° F. То же самое происходит в пароперегревателе.

Требуемое пространство : Пространство, вводимое для установки нагревателя, обычно регулируется. Это говорит о том, что достаточное пространство может быть непрактичным. Для равномерного поджаривания хлеба в тостере материал следует держать подальше от поверхности, но для оборудования должно быть достаточно места смещения.

Атмосфера : Указывает, что газы или твердые вещества взаимодействуют с нагревателем. Защитный слой в печи или брызги в жаровне обычно определяются.

Циклическое изменение температуры : Подходящим рабочим условием для нагревательного элемента является поддержание постоянной температуры. Обычно это непрактично. Лабораторные испытания показали, что при повышенной рабочей температуре, такой как 800 ° C или 1472 ° F и выше, обычный включенный нагреватель имеет длительный общий срок службы.Из-за выдающегося срока службы нецикличного нагревателя многие испытания рассчитаны на высокую скорость цикла. Время цикла определяется продолжительностью, необходимой для переключения устройства между стабилизированной температурой испытания и комнатной температурой.

Безопасность : Безопасность обязательна в устройствах, работающих с высокой температурой или с электрическими проводниками. Установка приборов за ограждениями может вызвать резкое повышение температуры, чем ожидалось.

Плотность мощности : Важным фактором, который следует понимать, является плотность мощности, показывающая число, выражающее ватт, рассеиваемый на единицу площади, и обычно называется ваттной нагрузкой.Для более высоких нагрузок требуются более высокие температуры. Выбор максимального значения является подходящей концепцией дизайна, поскольку он относится к минимальному количеству материала, обеспечивая рентабельную систему при подходящем сроке службы. Это достигается сочетанием наименьшего поперечного сечения проводника и подходящего удельного сопротивления. В нагревательных змеевиках и лентах печи самонагревание между контурами допускается за счет излучения витков катушки.

Нихром 60 по сравнению с нихромом 80

---

Когда был открыт нихром 80, были предприняты усилия по снижению стоимости материала за счет уменьшения содержания никеля и хрома.Были испытаны несколько сплавов, и многие из них не прошли испытания. В последние годы усовершенствования в процессе плавления сплавов и более чистое сырье стимулировали производство материала нихрома 60 с долговечными свойствами, аналогичными или даже лучшими, чем у нихрома 80 для нескольких температурных пределов. Нихром 80 предпочтителен, когда материал должен подвергаться воздействию предельной температуры. Хотя в различных применениях, нихром С можно успешно использовать, так как он дает возможность снизить стоимость.

Поскольку сплавы для нагревателей вытягиваются, прокатываются до сопротивления, пользователи обычно просят вытягивать сплав для получения такого же сопротивления в Ом на фут, как у нихрома 80. Поскольку у нихрома 60 удельное сопротивление выше, диаметр проволоки будет равным номинально больше, чтобы сопровождать это. Это относится к температуре приложения, которая определяется удельной мощностью, которая будет уменьшена. Это снижение температуры небольшое, но правильное, так как срок службы обратно пропорционален температуре.

Нихром 60 не используется в промышленных печах из-за того, что себестоимость всей установки печи превышает стоимость нагревательных элементов, поэтому в печах используются нихром 80, 70/30 или 35/20.

Данные по удельному сопротивлению — нихром A и нихром C

% (Допуск материала%)03 902 685

0,0278

Диаметр (мм)	Допуск диаметра	Площадь поперечного сечения (мм²>)	NI80CR20			NI60CR15			Допуск материала
			Сопротивление на метр (20 ° C Ом / м)	Длина на кг (м / кг)	Вес на метр (кг / м)	Сопротивление на метр (20 ° C Ом / м)	Длина на кг (м / кг)	Вес на метр (кг / м)
.020 мм	± 0,003	0,000314 мм²	3472	—	—	3567	—	—	± 15%
. 2220	—	—	2281	—	—	± 15%
0,028 мм	± 0,003	0.000616 мм²	1770	—	—	1818	—	—	± 15%
0,032 мм	± 0,003	0,00027803 902 902	0,00027803 902 902	—
1393	—	—	± 14%
0,036 мм	± 0,003	0,001018 мм²	1071	—	—		1100 — 9027 9027–		1100 — 9027 %
.040 мм	± 0,004	0,001257 мм²	867	—	—	891	—	—	± 13%
0,00267 ± 13%
0,00267 0,00367 ± 2	74828	0,00001	704	76649	0,00001	± 13%
0,050 мм	± 0.004	0,001964 мм²	555,1	60617	0,00002	570,3	62092	0,00002	± 12%
0,00603	0,00603	0,00603		0,00002	396,0	43122	0,00002	± 11%
0,070 мм	± 0.005	0,003849 мм²	283,2	30930	0,00003	291,0	31683	0,00003	± 10%
0,00267 ± 10%
0,00802	0,00004	222,8	24259	0,000041	± 10%
,100 мм	± 0.006	0,007854 мм²	138,8	15158	0,000065	142,6	15527	0,000064	± 9%
,12067 ± 9%
,1203 0273	0,000095	99,03	10788	0,000092	± 9%
,132 мм	± 0.007	0,01369 мм²	79,62	8697	0,00011	81,81	8907	0,00011	± 8%
0,00150673
0,00014	63,38	6901	0,00014	± 8%
0,152 мм	± 0.008	0,01815 мм²	60,05	6557	0,00015	61,70	6720	0,00015	± 8%
,170 мм	±2	±2		0,00019	49,34	5373	0,00018	± 8%
,173 мм	± 0.008	0,02351 мм²	46,37	5062	0,00020	47,64	5186	0,00019	± 8%
0,00267 ± 8%
0,00273
0,00023	39,50	4301	0,00023	± 8%
,193 мм	± 0.009	0,02926 мм²	37,24	4069	0,00025	38,27	4168	0,00024	± 8%
31643	3	3	3	3	0,00029	32,34	3521	0,00028	± 8%
,250 мм	± 0.010	0,04909 мм²	22,21	2425	0,00041	22,82	2484	0,00040	± 8%
,270267 ± 8%
,2702673	0,00048	19,56	2129	0,00046	± 7%
,280 мм	± 0.013	0,06158 мм²	17,70	1933	0,00052	18,19	1980	0,00051	± 7%
,290 мм	± 0,02 мм	± 0,02	0,00055	16,96	1846	0,00054	± 7%
,300 мм	± 0.013	0,07070 мм²	15,41	1684	0,00059	15,84	1724	0,00058	± 7%
, 31067 ± 3	, 310673	3	3	0,00063	14,84	1615	0,00061	± 7%
,315 мм	± 0.013	0,07794 мм²	13,98	1527	0,00065	14,37	1564	0,00064	± 7%
,3343	0,0273		0,00079	11,98	1304	0,00077	± 7%
,350 мм	± 0.013	0,09621 мм²	11,33	1237	0,00080	11,64	1267	0,00078	± 7%
.355 мм	3	0,00083	11,31	1232	0,00081	± 7%
,375 мм	± 0.015	0,11046 мм²	9,87	1078	0,00093	10,14	1104	0,00091	± 7%
,400 мм
,400 мм	± 0,0267 0,0267 мм 73		0,00105	8,913	970	0,00103	± 7%
,450 мм	± 0.016	0,1591 мм²	6,853	748	0,00133	7,042	766	0,00130	± 7%
0,17673 673		3	3		3	0,00148	6,323	688	0,00145	± 7%
,500 мм	± 0.016	0,1963 мм²	5,551	606	0,00164	5,704	621	0,00161	± 7%
560 мм
560 мм	0,00206	4,546	495,0	0,00202	± 7%

Из-за низкой стоимости изготовления, прочности, пластичности, устойчивости к окислению, стабильности при высоких температурах и сопротивления потоку электронов NiChrome широко используется в электрических нагревательных элементах, таких как фены и тепловые пушки.

Свойства и применение нихромового сплава в промышленности

О нихромовых сплавах

Запатентованный в 1905 году, нихром является старейшим устойчивым к воздуху сплавом с резистивным нагревом (что задокументировано). Сплавы нихрома состоят из никеля, хрома, железа и иногда других элементов. Нихром, который мы используем здесь, в Union City Filament, представляет собой аустенитный сплав с самым высоким содержанием никеля. Этот высокопрочный материал обычно используется в приложениях с максимальной рабочей температурой до 1250 ° C (2280 ° F).

Свойства нихромовой проволоки

Сплавы

из нихрома известны своей высокой механической прочностью, а также высоким сопротивлением ползучести. Узнайте о некоторых преимуществах использования этого материала ниже.

· Пластичность после использования

Нихром остается пластичным даже после длительного использования.

· Повышенная прочность при нагревании и ползучести

По сравнению с другими воздухостойкими стойкими сплавами нихромовые сплавы обладают более высокой прочностью при нагревании и ползучести.

· Более высокий коэффициент излучения

При полном окислении нихромовые сплавы имеют более высокий коэффициент излучения по сравнению с другими устойчивыми к воздуху сплавами. Это означает, что при одинаковой поверхностной нагрузке температура элемента у нихрома ниже, чем у других сплавов.

· Немагнитный

Для некоторых низкотемпературных применений предпочтительным является немагнитный материал. Нихром является немагнитным, что делает его предпочтительным выбором по сравнению с другими устойчивыми к воздуху сплавами сопротивления, которые являются немагнитными только при температуре выше 600 ° C (1100 ° F).

· Сопротивление мокрой коррозии

Хотя есть некоторые исключения (например, атмосфера, содержащая серу, и определенные контролируемые атмосферы), нихромовые сплавы обычно имеют лучшую коррозионную стойкость при комнатной температуре по сравнению с неокисленными стойкими на воздухе устойчивыми сплавами.

Приложения для нихромовых сплавов

Хотя для нагрева можно использовать практически любой токопроводящий провод, большинство металлов проводят электричество с большой эффективностью. Это требует, чтобы металлы были сформированы в тонкие, нежные проволоки, чтобы было достаточно сопротивления для выделения тепла.Когда большинство металлов нагревается, они быстро окисляются, что делает их хрупкими и ломкими при нагревании на воздухе. Однако нихромовая проволока образует внешний слой оксида хрома, который делает проволоку термодинамически стабильной на воздухе, в основном непроницаемой для кислорода, и защищает нагревательный элемент от дальнейшего окисления.

Обладая стойкостью к высоким температурам и хорошей обрабатываемостью, нихром является идеальным материалом для использования в сложных применениях в производстве электроприборов, таких как фены для волос и тепловые пушки.Он также обычно используется в электронных сигаретах (электронных сигаретах) и других приложениях для вейпинга (вейп).

Некоторые другие распространенные применения для нихромовых сплавов включают в себя: гладильные машины, водонагреватели, паяльники, трубчатые элементы в металлической оболочке, картриджные элементы, кварцевые трубчатые нагреватели, инфракрасные излучатели и другие прецизионные нагревательные элементы (нагреватели).

Дизайн с нихромовой нитью

Хотите знать, является ли нихром лучшим материалом для вашей нити накала? Наши специалисты из Union City Filament могут помочь спроектировать компонент, наилучшим образом соответствующий потребностям вашего продукта.Являясь лидерами отрасли с 1950 года, мы усовершенствовали лучшие процессы для намотки и обработки нихрома, вольфрама, рения и других сплавов, чтобы гарантировать, что наши продукты выдерживают максимально жесткие допуски по размерам и однородности. Для получения дополнительной информации о наших продуктах свяжитесь с нами сегодня.

Высокотемпературная кварцевая нагревательная трубка из нихромовой проволоки

Нагревательная трубка высокотемпературного кварца

с нагревательными элементами

нихромового провода

Нагревательный элемент и нагреватель по индивидуальному заказу изготовителя оригинального оборудования для различных видов электроприборов: бытовых приборов и промышленного электрического оборудования

Оребренные трубчатые нагревательные элементы из нержавеющей стали для принудительного воздушного отопления предназначены для использования в системах обогрева помещений естественной и принудительной конвекцией.наш ассортимент оребренных воздухонагревателей подходит для увеличенной площади поверхности теплопередачи и там, где требуется более высокая мощность. Обладая прочной конструкцией, эти оребренные обогреватели могут использоваться во многих промышленных средах.

Оребренные трубчатые нагреватели применяются в системах отопления с принудительной конвекцией, воздушном или газовом отоплении. Оребренные трубчатые нагреватели / нагревательные элементы настраиваются в соответствии с потребностями вашего конкретного применения.

Типы :
Нагревательный элемент из нержавеющей стали
Трубчатый нагревательный элемент из нормальной стали
Нагревательный элемент из стали с медным покрытием
Нагревательный элемент из алюминия.
Инфракрасный кварцевый нагревательный элемент
Медный нагревательный элемент
Нагревательная пластина
Нагревательная пластина

Высокотемпературная трубка нагрева кварца с нагревательными элементами провода нихрома

Нагревательный элемент может быть разной формы: круглой, квадратной, прямоугольной …
Мы поставляем нагревательный элемент для различных типов электроприборов, бытовых, коммерческих и промышленных:
Например:
Нагревательный элемент тостера
Нагревательный элемент духовки
Нагревательный элемент гриля
Нагревательный элемент обогревателя
Нагревательный элемент для кофемашины или электрического водонагревателя
Нагревательный элемент рисоварки
Нагревательный элемент кондиционера
Нагревательный элемент для промышленного электрического оборудования:
Нагревательный элемент для горячеканальной системы
нагревательный элемент для центральный кондиционер
нагревательный элемент для нагревателя формы для воды и нагреватель для масляной формы
нагревательный элемент для пароварки
нагревательный элемент для бытовой духовки и т. д…
Нагревательный элемент для сушилки материала
Нагревательный элемент для системы приготовления пищи
мы можем изготовить нагревательный элемент в соответствии с вашими требованиями, если есть какие-либо проекты, пожалуйста, свяжитесь с нами. Промышленный нагревательный элемент, нагреватель для промышленных духовок, продуктов питания Оборудование

Высокотемпературная трубка нагрева кварца с нагревательными элементами провода нихрома

Материал оболочки	Нержавеющая сталь 304/321/316, Инколой 800/840
Теплоемкость	Не более 30 Вт / см2 (рекомендуется)
Допуск длины	+/- 1.5%
Допуск диаметра	-0,01 a -0,06 м / м
Утечка тока (в холодном состоянии)	≤0,1 мА при 242 В
Изоляция (в холодном состоянии)	5 мин. Ом 500 Вт минимум
Электрическая прочность	1500в. 1 / сег.
Допуск на разрезание соединения	+/- 15 мл
Допустимая мощность (Вт)	Допустимая мощность (Вт)
Допуск мощности	+5 процентов, -10 процентов

Характеристики:
1, Сплошное ребро с механическим соединением обеспечивает отличную теплопередачу и помогает предотвратить вибрацию ребра при высоких скоростях воздуха.
2, Диаметр трубки: 6 мм, 8 мм, 10 мм, 12 мм, 14 мм, 16 мм, 18 мм, 20 мм
3, Доступно несколько стандартных форм и монтажных втулок.
3, стандартное ребро — SUS304, доступны другие материалы оболочки и ребра
4, доступны 120 В, 208 В, 240 В, 480 В, доступно специальное напряжение / мощность
5, Различная форма: прямой тип, тип U, тип W, тип Roud и т. Д. на

При запросе просьба указать следующие детали.

1) Если у вас есть рисунок, это будет полезно.
2) Мощность, напряжение, форма
3) Рабочая температура
4) Требования к материалам
5) Количество
6) Требуются другие требования.

.

No related posts.