Розрахунок ніхромової нитки для 220 ст. Розрахувати потужність ніхромового дроту
Розрахунок ніхромової спіралі. Готові для Вас виготовити ніхромову спіраль. Довжина ніхрому на 220 вольт
Розрахунок ніхромової спіралі. Готові для Вас виготовити ніхромову спіраль.
При навивці спіралі з ніхрому для нагрівальних елементів, операцію найчастіше виконують методом проб і помилок, а потім подають напругу на спіраль і нагрівання ніхромового дроту, нитки підбирають необхідну кількість витків.
Зазвичай така процедура займає багато часу, а ніхром втрачає свої характеристики при множинних перегинах, що призводить до швидкого прогоряння в місцях деформації. У гіршому випадку з ділового ніхрому виходить ніхромовий брухт.
З її допомогою можна точно визначити довжину намотування виток до витка. Залежно від Ø ніхромового дроту та Ø стрижня, на який намотується ніхромова спіраль. Перерахувати довжину спіралі з ніхрому на іншу напругу неважко, використавши просту математичну пропорцію.
|
Ø ніхрому 0,2 мм |
Ø ніхрому 0,3 мм | ніхрому 0,4 мм | Ø ніхрому 0,5 мм | Ø ніхрому 0,6 мм | Ø ніхрому 0,7 мм | ||||||
| Ø стрижня, мм | довжина спіралі, см |
стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
| 1,5 | 49 | 1,5 | 59 | 1,5 | 77 | 2 | 64 | 2 | 76 | 2 | 84 |
| 2 | 30 | 2 | 43 | 2 | 68 | 3 | 46 | 3 | 53 | 3 | 64 |
| 3 | 21 | 3 | 30 | 3 | 40 | 4 | 36 | 4 | 40 | 4 | 49 |
| 4 | 16 | 4 | 22 | 4 | 28 | 5 | 30 | 5 | 33 | 5 | 40 |
| 5 | 13 | 5 | 18 | 5 | 24 | 6 | 26 | 6 | 30 | 6 | 34 |
| 6 | 20 | 8 | 22 | 8 | 26 | ||||||
Наприклад, потрібно визначити довжину ніхромової спіралі на напругу 380 В з дроту Ø 0,3 мм, стрижень для намотування Ø 4 мм. З таблиці видно, що довжина такої спіралі на напругу 220 буде дорівнювати 22 см. Складемо просте співвідношення:
220 В – 22 см
380 В - Х див
X = 380 · 22 / 220 = 38 см
Розрахунок електронагрівальних елементів з ніхромового дроту.
Довжину ніхромового дроту виготовлення спіралі визначають виходячи з необхідної потужності.
Приклад: Визначити довжину дроту з ніхрому для нагрівального елемента плитки потужністю P = 600 Вт при Uсеті = 220 В.
1) I = P/U = 600/220 = 2,72 A
2) R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом
3) За цими даними (див. таблицю 1) вибираємо d=0,45; S=0,159
тоді довжина ніхрому
l = SR / ρ = 0,159 · 81 / 1,1 = 11,6 м
де l - Довжина дроту (м)
S - переріз дроту (мм2)
R - опір дроту (Ом)
ρ - питомий опір (для ніхрому ρ=1.0÷1.2 Ом·мм2/м)
Наша Компанія ПАРТАЛ готова виготовити ніхромову спіраль за ТУ та ескізами замовника
Купити ніхромову спіраль в компанії ПАРТАЛ вигідно
Ніхром для спіралі високої якості лише вітчизняного виробництва. Сувора відповідність за якістю та маркою
partalstalina.ru
Розрахунок ніхромової спіралі | Корисне
Розрахунок ніхромової спіралі, насправді, дуже важливий процес. Дуже часто, на заводах, виробництвах, фабриках цим нехтують і роблять розрахунок «на око», після чого включають спіраль в мережу, а потім підбирають потрібну кількість витків залежно від нагрівання ніхромового дроту. Можливо, дана процедура дуже проста, проте вона займає великий проміжок часу і частина ніхрому просто витрачається марно.
Однак цю процедуру можна виконати набагато точніше, простіше та швидше. Для того, що раціоналізувати свою працю для розрахунку ніхромової спіралі на напругу 220 Вольт, можна використовувати нижче наведену таблицю. З розрахунку, що питомий опір ніхрому дорівнює (Ом мм2/м)C, можна швидко розрахувати довжину намотування виток до витка в залежності від діаметра стрижня, на який намотують ніхромову нитку, і безпосередньо від самої товщини ніхромового дроту. А використовуючи просту математичну пропорцію, легко можна зробити розрахунок довжини спіралі для іншої напруги.
Наприклад, потрібно визначити довжину ніхромової спіралі на напругу 127 Вольт із дроту, товщина якого 0,3 мм, а стрижня для намотування 4 мм у діаметрі. Подивившись у таблицю, видно, що довжина цієї спіралі на напругу 220 Вольт дорівнюватиме 22 см. Складаємо просте співвідношення: 220 В - 22 см 127 В - Х см тоді: X = 127 22/220 = 12,7 см
Намотавши ніхромову спіраль, обережно підключіть її, не обрізаючи, до джерела напруги та переконайтеся у своїх розрахунках, а точніше у розрахунках правильності намотування. І варто пам'ятати, що у закритих спіралей довжину намотування збільшують на третину значення, наведеного в цій таблиці.
Ніхромовий дріт, розрахунок ваги ніхрому, застосування ніхромів
www.olakis.ru
Виготовляємо спіралі електричні з НИХРОМУ за ТУ та ескізами замовника
Ніхромова спіраль
Кожен знає, що таке ніхромова спіраль. Це нагрівальний елемент у вигляді дроту, згорнутого гвинтом для компактного розміщення.
Цей дріт виготовляється з ніхрому – прецизійного сплаву, головними компонентами якого є нікель та хром.
"Класичний" склад цього сплаву - 80% нікелю, 20% хрому.
Композицією найменувань цих металів було утворено назву, якою позначається група хромонікелевих сплавів – «ніхром».
Найвідоміші марки ніхрому – Х20Н80 та Х15Н60. Перший із них близький до «класики». Він містить 72-73% нікелю та 20-23% хрому.
Другий розроблений з метою зниження вартості та підвищення оброблюваності дроту.
На основі цих сплавів були отримані їх модифікації з більш високою живучістю та стійкістю до окислення за високої температури.
Це марки Х20Н80-Н (-Н-ВІ) та Х15Н60 (-Н-ВІ). Вони використовуються для нагрівальних елементів, що контактують з повітрям. Максимальна температура експлуатації – від 1100 до 1220 °С.
Застосування ніхромового дроту
Головна якість ніхрому – це високий опір електричному струму. Воно визначає сфери застосування сплаву.
Ніхромова спіраль застосовується у двох якостях – як нагрівальний елемент чи як матеріал для електроопорів електричних схем.
Для нагрівачів використовується електрична спіраль із сплавів Х20Н80-Н та Х15Н60-Н.
Приклади застосування:
- побутові терморефлектори та тепловентилятори;
- ТЕНи для побутових нагрівальних приладів та електричного опалення;
- нагрівачі для промислових печей та термообладнання.
Сплави Х15Н60-Н-ВІ та Х20Н80-Н-ВІ, одержувані у вакуумних індукційних печах, використовують у промисловому обладнанні підвищеної надійності.
Спіраль з ніхрому марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВІ, Н80ХЮД-ВІ відрізняється тим, що його опір мало змінюється при зміні температури.
Із неї виготовляють резистори, з'єднувачі електронних схем, відповідальні деталі вакуумних приладів.
Як навити спіраль з ніхрому
Резистивна або нагрівальна спіраль може бути виготовлена в домашніх умовах. Для цього потрібний дріт з ніхрому відповідної марки і правильний розрахунок необхідної довжини.
Розрахунок спіралі з ніхрому спирається на питомий опір дроту і необхідну потужність чи опір, залежно від призначення спіралі. При розрахунку потужності потрібно враховувати максимально допустимий струм, при якому нагрівається спіраль до певної температури.
Облік температури
Наприклад, дріт діаметром 0,3 мм при струмі 2,7 А нагріється до 700 °С, а струм 3,4 А нагріє її до 900 °С.
Для розрахунку температури та струму існують довідкові таблиці. Але ще потрібно враховувати умови експлуатації нагрівача.
При зануренні у воду тепловіддача підвищується, тоді максимальний струм можна підвищити до 50 % від розрахункового.
Закритий трубчастий нагрівач, навпаки, погіршує відведення тепла. І тут і допустимий струм необхідно зменшити на 10-50 %.
На інтенсивність тепловідведення, отже, і на температуру нагрівача, впливає крок навивки спіралі.
Щільно розташовані витки дають сильніший нагрів, більший крок посилює охолодження.
Слід враховувати, що це табличні розрахунки наводяться для нагрівача, розташованого горизонтально. У разі зміни кута до горизонту умови тепловідведення погіршуються.
Розрахунок опору ніхромової спіралі та її довжини
Визначившись із потужністю, приступаємо до розрахунку необхідного опору.
Якщо визначальним параметром є потужність, спочатку знаходимо необхідну силу струму за формулою I=P/U.
Маючи силу струму, визначаємо необхідний опір. І тому використовуємо закон Ома: R=U/I.
Позначення загальноприйняті тут:
- P - потужність, що виділяється;
- U – напруга кінцях спіралі;
- R – опір спіралі;
- I – сила струму.
Розрахунок опору ніхромового дроту готовий.
Тепер визначимо потрібну нам довжину. Вона залежить від питомого опору та діаметра дроту.
Можна зробити розрахунок, виходячи з питомого опору ніхрому: L=(Rπd2)/4ρ.
- L - довжина, що шукається;
- R – опір дроту;
- d – діаметр дроту;
- ρ – питомий опір ніхрому;
- π – константа 3,14.
Але простіше взяти готовий лінійний опір із таблиць ГОСТ 12766.1-90. Там можна взяти і температурні поправки, якщо потрібно враховувати зміну опору при нагріванні.
У цьому випадку розрахунок виглядатиме так: L=R/ρld, де ρld – це опір одного метра дроту, що має діаметр d.
Навивка спіралі
Тепер зробимо геометричний розрахунок ніхромової спіралі. У нас обрано діаметр дроту d, визначено необхідну довжину L і є стрижень діаметром D для навивки. Скільки потрібно зробити витків? Довжина одного витка становить: π(D+d/2). Кількість витків – N=L/(π(D+d/2)). Розрахунок закінчено.
Практичне рішення
На практиці рідко хто займається самостійним навивкою дроту для резистора або нагрівача.
Простіше купити ніхромову спіраль з необхідними параметрами і при необхідності відокремити від неї потрібну кількість витків.
Для цього варто звернутися до компанії «ПАРТАЛ», яка з 1995 року є великим постачальником прецизійних сплавів, у тому числі ніхромового дроту, стрічки та спіралей для нагрівачів.
Наша компанія здатна повністю зняти питання про те, де купити ніхромову спіраль, оскільки ми готові виготовити її на замовлення за ескізами та технічними умовами замовника.
partalstalina.ru
Розрахунок та ремонт нагрівальної обмотки паяльника
При ремонті або самостійному виготовленні електричного паяльника або будь-якого іншого нагрівального приладу доводиться мотати нагрівальну обмотку з ніхромового дроту. Вихідними даними для розрахунку та вибору дроту є опір обмотки паяльника або нагрівального приладу, який визначається виходячи з його потужності та напруги живлення. Розрахувати, який має бути опір обмотки паяльника або нагрівального приладу, можна за допомогою таблиці.
Знаючи напругу живлення та вимірюваючи опір будь-якого нагрівального електроприладу, наприклад паяльника, електрочайника, електричного обігрівача або електричної праски, можна дізнатися споживану цим побутовим електроприладом потужність. Наприклад, опір електрочайника потужністю 1,5 кВт дорівнюватиме 32,2 Ом.
| 12 | 48,0 | 108 | 1344 | 4033 |
| 6,0 | 24,0 | 54 | 672 | 2016 |
| 4,0 | 16,0 | 36 | 448 | 1344 |
| 3,4 | 13,7 | 31 | 384 | 1152 |
| 2,4 | 9,6 | 22 | 269 | 806 |
| 1.9 | 7.7 | 17 | 215 | 645 |
| 1,4 | 5,7 | 13 | 161 | 484 |
| 0,96 | 3,84 | 8,6 | 107 | 332 |
| 0,72 | 2,88 | 6,5 | 80,6 | 242 |
| 0,48 | 1,92 | 4,3 | 53,8 | 161 |
| 0,36 | 1,44 | 3,2 | 40,3 | 121 |
| 0,29 | 1,15 | 2,6 | 32,3 | 96,8 |
| 0,21 | 0,83 | 1,85 | 23,0 | 69,1 |
| 0,16 | 0,64 | 1,44 | 17,9 | 53,8 |
| 0,14 | 0,57 | 1,30 | 16,1 | 48,4 |
| 0,10 | 0,38 | 0,86 | 10,8 | 32,3 |
| 0,07 | 0,29 | 0,65 | 8,06 | 24,2 |
| 0,06 | 0,23 | 0,52 | 6,45 | 19,4 |
| 0,05 | 0,19 | 0,43 | 5,38 | 16,1 |
Розглянемо з прикладу як користуватися таблицею. Припустимо, потрібно перемотати паяльник потужністю 60 Вт розрахований на напругу живлення 220 В. По лівій колонці таблиці вибираєте 60 Вт. По верхньому горизонтальному рядку вибираєте 220 В. В результаті розрахунку виходить, що опір обмотки паяльника, незалежно від матеріалу обмотки, має дорівнювати 806 Ом.
Якщо Вам знадобилося зробити з паяльника потужністю 60 Вт, розрахованого на напругу 220 В, паяльник, для живлення від мережі 36 В, то опір нової обмотки має вже дорівнює 22 Ом. Ви можете самостійно розрахувати опір обмотки будь-якого електронагрівального приладу за допомогою онлайн-калькулятора.
Після визначення необхідної величини опору обмотки паяльника з наведеної нижче таблиці вибирається підходящий, виходячи з геометричних розмірів обмотки, діаметр ніхромового дроту. Ніхромовий дріт є хромонікелевим сплавом, який витримує температуру нагріву до 1000˚С і маркується Х20Н80. Це означає, що у сплаві міститься 20% хрому та 80% нікелю.
Для намотування спіралі паяльника має опір 806 Ом з прикладу вище, знадобиться 5,75 метрів ніхромового дроту діаметром 0,1 мм (потрібно поділити 806 на 140), або 25,4 м дроту діаметром 0,2 мм, і так далі.
При намотуванні спіралі паяльника витки укладаються впритул один до одного. При нагріванні до червона поверхня ніхромового дроту окислюється і утворює ізолюючу поверхню. Якщо вся довжина дроту не вміщається на гільзі в один шар, то шар, що намотав, покривається слюдою і мотається другий.
Для електричної та теплової ізоляції обмотки нагрівального елемента найкращими матеріалами є слюда, скловолоконна тканина та азбест. Азбест має цікаву властивість, його можна розмочити водою і він робиться м'яким, дозволяє надавати йому будь-яку форму, а після висихання має достатню механічну міцність. При ізолюванні обмотки паяльника мокрим азбестом треба врахувати, що мокрий азбест добре проводить еклектичний струм і включати паяльник в електромережу можна буде лише після повного висихання азбесту.
felstar.mypage.ru
ЯК РОЗРАХУВАТИ СПІРАЛЬ З НИХРОМУ?
Post written by admin в 18.01.2015 23:23Categories: 3. Домашня електрика, Електромайстерня
No Comments »
Намотування спіралі з ніхрому для нагрівальних приладів часто виконують "на вічко", а потім, включаючи спіраль в мережу, по нагріванню ніхромового дроту підбирають необхідну кількість витків. Зазвичай така процедура займає багато часу, та й ніхром витрачається марно.
При використанні спіралі на напругу 220 можна скористатися даними, наведеними в таблиці, з розрахунку, що питомий опір ніхрому ρ=(Ом мм2/м). За допомогою цієї формули можна швидко визначити довжину намотування виток до витка в залежності від товщини ніхромового дроту та діаметра стрижня, на який намотується спіраль.
Наприклад, якщо потрібно визначити довжину спіралі на напругу 127 з нихромового проводу товщиною 0,3 мм, стрижень для намотування діам. 4мм. З таблиці видно, що довжина такої спіралі на напругу 220 буде дорівнювати 22 см.
Складемо просте співвідношення:
220 В – 22 см
Х = 127 * 22/220 = 12,7 см.
Намотавши спіраль, підключіть її, не обрізаючи, до джерела напруги та переконайтеся у правильності намотування. У закритих спіралей довжину намотування збільшують на 1/3 значення, наведеного в таблиці.
Умовні позначення у таблиці: D – діаметр стрижня, мм; L – довжина спіралі, див.
| діам. ніхрому0,2 мм | діам. ніхрому0,3 мм | діам. ніхрому0,4 мм | діам. ніхрому0,5 мм | діам. ніхрому0,6 мм | діам. ніхрому0,7 мм | діам. ніхрому0,8 мм | діам. ніхрому0,9 мм | діам. ніхрому1,0 мм | |||||||||
| D | L | D | L | D | L | D | L | D | L | D | L | D | L | D | L | D | L |
| 1,5 | 49 | 1,5 | 59 | 1,5 | 77 | 2 | 64 | 2 | 76 | 2 | 84 | 3 | 68 | 3 | 78 | 3 | 75 |
| 2 | 30 | 2 | 43 | 2 | 68 | 3 | 46 | 3 | 53 | 3 | 62 | 4 | 54 | 4 | 72 | 4 | 63 |
| 3 | 21 | 3 | 30 | 3 | 40 | 4 | 36 | 4 | 40 | 4 | 49 | 5 | 46 | 6 | 68 | 5 | 54 |
| 4 | 16 | 4 | 22 | 4 | 28 | 5 | 30 | 5 | 33 | 5 | 40 | 6 | 40 | 8 | 52 | 6 | 48 |
| 5 | 13 | 5 | 18 | 5 | 24 | 6 | 26 | 6 | 30 | 6 | 34 | 8 | 31 | 8 | 33 | ||
| 6 | 20 | 8 | 22 | 8 | 26 | 10 | 24 | 10 | 30 | ||||||||
| 10 | 22 | ||||||||||||||||
elctricvs.ru
Електричний опір – це одна з найважливіших характеристик ніхрому. Воно визначається багатьма чинниками, зокрема електричний опір ніхрому залежить від розмірів дроту чи стрічки, марки сплаву. Загальна формула для активного опору має вигляд: R = ρ · l / S R – активний електричний опір (Ом), ρ – питомий електричний опір (Ом·мм), l – довжина провідника (м), S – площа перерізу (мм2)
Щоб раціоналізувати цю роботу при використанні ніхромової спіралі на напругу 220 В, пропоную скористатися даними наведеними в таблиці, з розрахунку, що питомий опір ніхрому =(Ом · мм2/м)C. З її допомогою можна швидко визначити довжину намотування виток до витка в залежності від товщини ніхромового дроту та діаметра стрижня, на який намотується ніхромова спіраль. Перерахувати довжину спіралі з ніхрому на іншу напругу неважко, використавши просту математичну пропорцію.
Наприклад, потрібно визначити довжину ніхромової спіралі на напругу 380 В з дроту товщиною 0,3 мм, стрижень для намотування Ø 4 мм. З таблиці видно, що довжина такої спіралі на напругу 220 буде дорівнювати 22 см. Складемо просте співвідношення: 220 В - 22 см 380 В - Х см тоді: X = 380 · 22/220 = 38 см Намотавши ніхромову спіраль, підключіть її, не обрізаючи, до джерела напруги та переконайтесь у правильності намотування. У закритих спіралей довжину намотування збільшують на 1/3 значення, наведеного в таблиці. У цій таблиці наведено теоретичну масу 1 метра ніхромового дроту та стрічки. Вона змінюється залежно від обсягів продукції.
|
www.metotech.ru
| Розрахунок нагрівального елемента приклад розрахунку. Дано:U=220В,t=700°C,тип Х20Н80,d=0,5мм-----------L,P-?Рішення:По таблиці 1 знайдемо, що діаметру d=0,5мм відповідає S=0,196мм², а струм при 700°С I=5,2А. Тип сплаву Х20Н80 - ніхром, питомий опір якого ρ=1,11 мкОм·м. 42,3 Ом.Звідси обчислимо довжину дроту: L=RS/ρ=42,3·0,196/1,11=7,47м.Визначаємо потужність нагрівального елемента:P=U·I=220·5,2=1,15кВт .При накрутці спіралі дотримуються наступного співвідношення:D=(7÷10)d, деD- діаметр спіралі, мм,d - діаметр дроту, мм.Примітка:- якщо нагрівачі знаходяться всередині рідини, що нагрівається, то навантаження (струм) можна збільшити в 1 ,1-1,5 рази;-у закритому виконанні нагрівача струм слід знизити в 1,2-1,5 рази. Менший коефіцієнт береться для товстішого дроту, більший - для тонкого. Для першого випадку коефіцієнт вибирається з точністю до навпаки. Обмовлюся: йдеться про спрощений розрахунок нагрівального елемента. Можливо комусь знадобиться таблиця значень електричного опору для 1 м ніхромового дроту, а також її вага.
|
||||||||
www.elektrikii.ru
На цій сторінці ми розглянемо довідкову інформацію про матеріали, які застосовують для виготовлення електричних нагрівачів, а також наведемо приклади розрахунку ніхромових нагрівачів електричних печей.
Матеріали для нагрівачів
Нагрівачі є найбільш важливим елементом печі, і вони повинні відповідати багатьом вимогам.
- Жаростійкість і жароміцність.Дротові нагрівачі повинні мати гарну жаростійкість (опір металу або сплаву при високій температурі до газової корозії), а також жароміцністю.
- Низький температурний коефіцієнт опору.Цей фактор є важливим при виборі матеріалу. Низький коефіцієнт говорить, що навіть при нагріванні матеріалу його електричний опір дуже слабко змінюється. Наприклад, якщо цей температурний коефіцієнт великий, то щоб включити піч в холодному стані, потрібно використовувати трансформатори зниженої напруги в початковий момент.
- Високий питомий електричний опір.Цією характеристикою повинен мати нагрівач в електропечі. Чим вище значення опору, тим більше матеріал може нагрітися і тим меншої довжини його потрібно. Чим більший діаметр нагрівального дроту, тим більший його термін служби. Матеріали з дуже високим електричним опором це хромонікелеві прецизійні сплави і , і .
- Хороші технологічні характеристики.Матеріали повинні мати хорошу пластичність, зварюваність, тому що з них виготовляються: дроти, стрічки, складні форми нагрівальні елементи.
- Постійні фізичні характеристики.Не повинні змінюватися при великих нагріваннях, великі проміжки часу.
Найкраще для виробництва електричних нагрівачів для електропечей підходять ніхром та фехраль, які мають високий електричний опір. Більш докладно про марки та їх властивості можна переглянути ГОСТ 10994-74.
Марки ніхрому придатні для виготовлення нагрівачів:
Марки фехрали придатні виготовлення нагрівачів: .
Також залізо - хромонікелеві сплави: Х27Н70ЮЗ, Х15Н60Ю3.
Всі ці сплави мають ті характеристики, про які писалося вище. Наприклад, висока жаростійкість забезпечується завдяки плівці, що утворювалася на поверхні з окису хрому.
Порівняємо ніхром і фехраль
Переваги ніхрому:
- Прекрасні механічні властивості за будь-яких температур;
- крипостійкість;
- Пластичний та добре обробляється;
- Має чудову зварюваність;
- не старіє;
- немагнітний.
Переваги фехралі:
- має нижчу ціну ніж ніхром, тому що немає у його складі дорогого нікелю;
- фехраль Х23Ю5Т має кращу жаростійкість ніж ніхром. Фехралевий дріт завтовшки 6 мм може працювати при 1400 °С.
Недоліки ніхрому:
- Більш дорогий, ніж фехраль, оскільки основний компонент нікель має високу вартість;
- Робоча температура нижче, ніж у фехралі.
Недоліки фехралі:
- сплав тендітніший, особливо при температурах близько 1000 °С і більше;
- Низький опір повзучості;
- сплав є магнітний, оскільки має у складі залізо. Фехраль також іржавіє у вологому середовищі.
- Взаємодіє з оксидами заліза та шамотною футеровкою;
- Під час роботи фехралеві нагрівачі подовжуються.
Також є сплави Х27Н70ЮЗ та Х15Н60Ю3 які містять 3% алюмінію. Цей елемент дозволяє покращити жаростійкість сплавів. Дані метали не впливають з окисами заліза, і з шамотом. Вони некрихкі, міцні та добре обробляються. Максимальна робоча температура становить 1200 °С.
Також нагрівачі виготовляють і з тугоплавких металів або неметалів (вугілля, дисиліцид молібдену, графіт, карборунд). Дисиліцид молібдену та карборунд застосовують для нагрівачів у високотемпературних печах. Графітові та вугільні нагрівачі використовують у печах із захисною атмосферою.
Тугоплавкі метали, які часто використовують це тантал, молібден, ніобій, вольфрам. У печах із захисною атмосферою, а також високотемпературних вакуумних печах застосовують вольфрам та молібден. Нагрівачі з молібдену використовують у вакуумі до 1700 °С та у захисній атмосфері при температурі до 2200 °С. Ця особливість у тому, що молібден починає випаровуватись при температурі 1700 °С (вакуум). Нагрівачі з вольфраму здатні працювати при цьому. до 3000 °С. Дуже рідко для нагрівачів використовують ніобій і тантал.
Розрахунок нагрівачів для електричних печей
При розрахунку нагрівачів для електричних печей враховуються такі вихідні дані:
- обсяг робочого простору печі;
- потужність нагрівачів;
- максимальна температура (необхідна здійснення технологічного процесу: загартування, відпустка, спікання).
Важливо: При відсутності даних про потужність печі, її розраховують за емпіричним правилом. Потрібно знати: довжину та діаметр дроту, або довжину та площу перерізу стрічки, нагрівача.
Ми розглянемо один із найпопулярніших сплавів для виробництва нагрівачів це ніхром Х20Н80.
Простий розрахунок довжини та діаметра дроту нагрівача для певної потужності печі. З однією невеликою особливістю.
приклад. Ніхромовий дріт Х20Н80.
Початкові дані:
- Потужність пристрою P=1.5 кВт=1500 Вт.
- Максимальна температура до якої нагріватиметься нагрівач 900 °C.
- Напруга U = 220 В.
- Сила струму визначається так:
- Опір нагрівача визначається так:
- Сила струму відіграє ключовий момент при виборі діаметра дроту ніхромового нагрівача. За таблицею, що знаходиться нижче, ми вибираємо потрібний діаметр. У нашому прикладі, Сила струму = 6,8181 А, а температура нагрівача = 900 °C, то діаметр дроту дорівнюватиме — d = 0,55 мм, і відповідно поперечний переріз — S = 0,238 мм2.
Такі значення ми набули, тому що дріт вибирається такий, який має допустиму силу струму. Яка у свою чергу менша, ніж розрахункова сила струму. Тобто ми вибираємо дріт з ніхрому з найближчим більшим значенням допустимої сили струму.
Примітка:
За умови, що ніхромовий нагрівач буде всередині нагрівальної рідини, то допустиму силу струму збільшують на 10-50%.
Якщо нагрівач знаходиться в закритому розташуванні, то допустима сила струму зменшується на 20% для товстого дроту, і на 50% для тонкого дроту.
- Визначення довжини дроту.
R - електричний опір, Ом,
p - питомий електричний опір матеріалу, Ом мм2/м,
l – довжина нагрівача, м,
S - площа поперечного перерізу, мм2.
Виходячи з вище формули, ми отримуємо, що довжина нагрівача розраховується так:
У прикладі використовувався діаметр дроту d=0,55 мм.
Номінальне значення питомого електричного опору дроту Х20Н80 взято з таблички 2 відповідно до ГОСТу 12766.1-90 і має значення ρ = 1,1 Ом мм2/м.
Підсумок розрахунківпоказав, що за умов:
потужність пристрою P=1.5 кВт=1500 Вт;
температура нагрівача 900 ° C;
необхідний ніхромовий дріт долиною: 6,91 м, і діаметром - 0,55 мм.
Таблиця 2
Детальний розрахунок довжини, а також діаметра ніхромового дроту для нагрівачів певної печі.
Тут представлений складний розрахунок, який враховує: додаткові параметри нагрівачів, різні варіанти підключення до трифазної мережі.
Розрахунок проводиться за внутрішнім обсягом печі.
- Об'єм камери розраховується за всією відомою формулою:
Наприклад візьмемо:
- висота h = 490 мм,
- ширина камери d = 350 мм,
- глибина камери = 350 мм.
Обсяг вийде:
- Потужність печі розраховується за емпіричним правилом: електропечі об'ємом від 10 до 50 літрів мають питому потужність близько 100 Вт/л, печі об'ємом у межах 100 - 500 літрів - відповідно потужність від 50 до 70 Вт/л.
У нашому прикладі питома потужність печі буде - 100 Вт/л.
Виходячи з цього потужність ніхромового нагрівача повинна бути:
Важливо!
Нагрівачі потужністю 5-10 кВт виготовляють однофазними. При потужності вище 10 кВт нагрівачі виготовляють трифазними.
- Сила струму, який проходить через нагрівач, розраховується за:
P - потужність нагрівача з ніхрому,
U - напруга.
Опір нагрівача вважають за формулою:
Якщо нагрівач підключають до однієї фази U = 220 В, якщо до трифазної то U = 220 В буде між нулем і будь-якою іншою фазою, або U = 380 В буде між двома фазами.
Однофазний струм (побутова мережа)
- Сила струму на дроті нагрівача.
- Опір нагрівача печі.
При трифазному підключенні навантаження йде на три фази рівномірно, тобто розділити 6 на 3 і вийде 2 кВт на кожну фазу. З цього випливає, що нам потрібно 3 нагрівачі по 2 кВт кожен.
Є два способи підключення одразу трьох нагрівачів. “ТРИКУТНИК” та “ЗІРКА”.
Підключення “ЗІРКА” передбачає підключення кожного нагрівача між нулем та своєю фазою (рис. 2). У такому разі напруга U = 220 Ст.
Сила струму:
Опір:
Мал. 1 Підключення «ЗІРКА» у трифазній мережі
Підключення “ТРИКУТНИК” має на увазі розташування нагрівача між двома фазами (рис. 3). З цього випливає, що напруга U = 380.
Сила струму:
Опір:
Мал. 2 Підключення «ТРИКУТНИК» у трифазній мережі
- Визначивши опір ніхромного нагрівача, потрібно розрахувати його діаметр та довжину.
Також необхідно проаналізувати питому поверхневу потужність дроту (потужність, що виділяється з 1 см2 площі поверхні). Дана потужність залежить від конструкції самого нагрівача, і температури матеріалу, що нагрівається.
При однофазному підключенні для 60 л. печі опір: R = 8,06 Ом.
Беремо дріт Х20Н80 діаметром d=1 мм.
Щоб отримати наш опір, потрібно розрахувати довжину:
ρ — номінальне значення електричного опору дроту завдовжки 1 метр згідно з ГОСТ 12766.1-90 (Ом/м).
Потрібний відрізок ніхромового дроту матиме масу:
μ - маса 1 метра ніхромового дроту.
Площа поверхні дроту довжиною l=5,7 метра розраховується за формулою:
l - Довжина в сантиметрах.
d – діаметр сантиметрів.
За розрахунками, ми отримали, що площа поверхні дроту — 179 см2 виділяє 6 кВт. Таким чином, 1 см2 площі дроту виділяє потужність:
β - поверхнева потужність нагрівального дроту.
У цьому прикладі ми отримали надто велику поверхневу потужність дроту, через що нагрівач просто розплавиться при нагріванні його до такої температури, яка потрібна для отримання поверхневої потужності. Така температура буде точно вище температури плавлення ніхрому. Це приклад розрахунку показує неправильний вибір діаметра нагрівального дроту виготовлення нагрівача.
Кожен матеріал має своє допустиме значення поверхневої потужності залежно від температури. Значення беруться із таблиць.
Високотемпературні печі (700 – 800 °С) мають допустиму поверхневу потужність (Вт/м2), яка розраховується за формулою:
βеф – поверхнева потужність залежно від температури теплосприймаючого середовища, (Вт/м2).
α – коефіцієнт ефективності випромінювання.
Табл. 4 
Низькотемпературна піч (200 – 300 °С) має допустиму поверхневу потужність (4 — 6)×104 Вт/м2.
Запропонуємо, що температура нашого нагрівача 1000 °С і нам потрібно нагріти умовну заготівлю до 700 °С. Тоді із табл. 3 береться
βеф = 8,05 Вт/см2,
і розраховуємо:
- Далі потрібно розрахувати діаметр дротяного нагрівача або товщину та ширину стрічкового нагрівача, і звичайно довжину нагрівача.
Діаметр визначається за формулою:
d - діаметр, м;
U - напруга на кінцях нагрівача,;
P - потужність, Вт;
βдоп - допустима поверхнева потужність, Вт/м2.
ρt - питомий опір матеріалу за певної температури, Ом м;
ρ20 - питомий електричний опір матеріалу при температурі 20 ° С, Ом.
k — Поправочний коефіцієнт, який застосовує до розрахунку зміни електричного опору залежно від температури.
Довжина ніхромового дроту визначається так:
l - Довжина, м.
Питомий електричний опір Х20Н80 –
Однофазний струм (побутова мережа)
Дивлячись на попередні розрахунки, стало ясно, що для печі 60 літрів, підключеної до однофазної мережі:
U = 220, P = 6000 Вт, допустима поверхнева потужність βдоп = 1,6 × 104Вт/м2. Підставивши ці цифри у формулу, ми отримаємо товщину дроту.
Ця товщина округляється до найближчого стандартного розміру, що знаходиться в табличці 8 за ГОСТом 12766.1-90.
Додаток 2, Табл. 8.
У прикладі, діаметр дроту з формули округляється до d= 2,8 мм.
Нагрівач матиме таку довжину
Для нашого прикладу потрібен дріт завдовжки l = 43 м.
Іноді потрібно також дізнатися масу всього дроту якого необхідно.
Для цього є формула:
m - маса потрібного нам відрізка дроту, кг;
l - Довжина, м.
μ - питома маса (1 м. дроту), кг/м;
Розрахунок показав, що наш ніхромовий дріт матиме масу m = 43×0,052 = 2,3 кг.
Наш приклад розрахунку дозволяє визначити мінімальний діаметр дроту необхідного для нагрівача за певних умов. Цей метод є найбільш економним та оптимальним. Звичайно, можна використовувати і дріт великим діаметром, але його кількість звичайно зросте тоді.
Перевірка
Розрахунок ніхромового дроту можна перевірити.
Ми отримали діаметр дроту d = 2,8 мм. Довжина вважається так:
l - Довжина, м;
ρ — номінальне значення електричного опору дроту завдовжки 1 м Ом/м.
R - опір, Ом;
k - поправний коефіцієнт електричного опору залежно від температури;
Розрахунок показав, що отримана довжина дроту збігається з отриманою довжиною в іншому розрахунку.
Щоб перевірити поверхневу потужність і порівняти з допустимою потужністю. Відповідно до пункту 4.
і не перевищує допустиму βдоп = 1,6 Вт/см2.
Підсумок
У нашому прикладі потрібно 43 метри ніхромового дроту марки Х20Н80 з діаметром d = 2,8 мм. Вага дроту – 2,3 кг.
Трифазний струм (промислова мережа)
Знаходимо довжину та діаметр дроту, яку необхідно для виробництва нагрівачів.
Підключення до трифазного струму типу «ЗІРКА».
У нас є 3 нагрівачі, на кожен із яких потрібно потужності по 2 кВт.
Знаходимо довжину, діаметр та масу тільки одного нагрівача.
Найближчий стандартний розмір d = 1,4 мм.
Довжина l = 30 метрів.
Маса нагрівача
Перевіряємо
При діаметрі ніхромового дроту d = 1,4 мм, розрахуємо довжину
Довжина практично збігається із розрахунком вище.
Поверхнева потужність дроту складає
Підсумок підрахунку
У нас три однакові нагрівачі підключені за типом “ЗІРКА”, і для них потрібно:
l = 30×3 = 90 метрів дроту масою m = 0,39×3 = 1,2 кг.
Підключення до трифазного струму типу «ТРИКУТНИК». (Рис. 3)
Зіставивши наше отримане значення, найближчий великий стандартний розмір d = 0,95 мм.
Один нагрівач матиме довжину, l = 43 метри.
Маса нагрівача
Перевірка розрахунку
При діаметрі дроту d = 0,95 мм., ми розраховуємо довжину дроту:
Значення по довжині дроту практично збігаються за обох розрахунків.
Поверхнева потужність буде:
і не перевищує припустиму.
Підведемо підсумок
Підключення трьох нагрівачів за схемою "ТРИКУТНИК", потрібно:
l = 43×3 = 129 метрів дроту, масою
m = 0,258 3 = 0,8 кг.
Підбиваючи підсумки для обох типів підключення «ЗІРКА» та «ТРИКУТНИК» до трьох фаз, ми отримуємо цікаві дані.
Для «ЗІРКИ» потрібен дріт з діаметром d=1.4 мм, а для «ТРИКУТНИКА» діаметр d=0.95 мм,
Довжина дроту для схеми «ЗІРКА» буде 90 метрів із масою 1.2 кг, а для схеми «ТРИКУТНИК» 129 метрів із масою 0.8 кг, тобто 800 гр.
Для експлуатації ніхромового дроту її намотують у спіраль. Діаметр спіралі приймається рівним:
для хромонікелевих сплавів.
- Для хромоалюмінієвих.
D – діаметр спіралі, мм.
d - Діаметр дроту, мм.
Для усунення перегрівів, спіраль розтягують до такого ступеня, щоб досягти відстані між витками в 1,5-2 рази більше, ніж діаметр самої ніхромового дроту.
Ми розглянули інформацію про електричні нагрівачі, приклади щодо розрахунку дротяних нагрівачів для електричних печей.
Також варто пам'ятати, що крім дроту, як нагрівачі можна використовувати і стрічку. Крім вибору розміру дроту варто враховувати матеріал нагрівача, тип, розташування.
Якщо домашньому майстру за характером виконуваних ним робіт необхідна муфельна піч, він, звісно, може придбати готовий прилад у магазині чи з оголошенням. Проте, стоїть подібне обладнання заводського виробництва дуже недешево. Тому багато умільців беруться за виготовлення таких печей самостійно.
Основний "робочий вузол" електричної муфельної печі - нагрівач, який в умовах кустарного виробництва зазвичай виконують у вигляді спіралі зі спеціального дроту з високими показниками опору та термічної віддачі. Характеристики його повинні суворо відповідати потужності устаткування, що створюється, передбачуваним температурним режимам роботи, а також відповідати ще деяким вимогам. Якщо планується самостійне виготовлення приладу, то радимо застосувати запропоновані алгоритм і зручні калькулятори розрахунку нагрівача муфельної печі.
Розрахунок вимагає певних пояснень, які намагатимемося викласти максимально зрозуміло.
Алгоритм та калькулятори розрахунку нагрівача муфельної печі
З чого робляться нагрівальні спіралі
Для початку – буквально кілька слів про дріт, який використовується для навивки нагрівальних спіралей. Зазвичай для таких цілей застосовується ніхромова або фехралева.
- Ніхромова(від скорочень нікель + хром) найчастіше представлена сплавами Х20Н80-Н, Х15Н60 або Х15Н60-Н.
Ціни на муфельну піч
муфельна піч
Її переваги :
- Високий запас міцності при будь-яких температурах нагріву;
- Пластична, легко обробляється, піддається зварюванню;
- Довговічність, стійкість до корозії, відсутність магнітних якостей.
Недоліки :
- висока вартість;
— нижчі показники нагріву та термостійкостів порівнянні з фехралевою.
- Фехралева(від скорочень ферум, хром, алюміній) - в наш час частіше використовується матеріал зі сплаву Х23Ю 5Т.
Переваги фехралю:
— набагато дешевше за ніхром, завдяки чому в основному матеріал і користується широкою популярністю;
- має більш значні показники опору та резистивного нагріву;
- Висока жаростійкість.
Недоліки :
- Низька міцність, а після навіть одноразового нагріву понад 1000 градусів - виражена крихкість спіралі;
- Невидатна довговічність;
- Наявність магнітних якостей, схильність корозії через наявність у складі заліза;
- Непотрібна хімічна активність - здатний вступати в реакції з матеріалом шамотного футерування печі;
- Надмірно велике термічне лінійне розширення.
Кожен із майстрів вільний вибрати будь-який із перерахованих матеріалів, проаналізувавши їх «за» та «проти». Алгоритм розрахунку враховує особливості такого вибору.
Крок 1 – визначення потужності печі та сили струму, що проходить через нагрівач.
Щоб не вдаватися в непотрібні даниму випадку подробиці, відразу скажемо, що існують емпіричні норми відповідностіобсягуробочої камери муфельної печіта її потужності. Вони показані в таблиці нижче:
Якщо є проектні начерки майбутнього приладу, то об'єм муфельної камери визначити нескладно – твором висоти, ширини та глибини. Потім об'єм переводиться в літри і множиться на зазначені в таблиці норми потужності, що рекомендуються. Так отримуємо потужність печі у ватах.
Табличні значення вказані в деяких діапазонах, тому або застосовуйте інтерполяцію, або приймайте приблизно середню величину.
Знайдена потужність при відомій напрузі мережі (220 вольт) дозволяє відразу визначити силу струму, який проходитиме через нагрівальний елемент.
I = P/U.
I- сила струму.
Р- Визначена вище потужність муфельної печі;
U- напруга живлення.
Весь цей перший крок розрахунку дуже легко і швидко можна виконати за допомогою калькулятора: всі табличні значення вже внесені до програми обчислення.
Калькулятор потужності муфельної печі та сили струму, що проходить через нагрівач
При навивці спіралі з ніхрому для нагрівальних елементів, операцію найчастіше виконують методом проб і помилок, а потім подають напругу на спіраль і нагрівання ніхромового дроту, нитки підбирають необхідну кількість витків.
Зазвичай така процедура займає багато часу, а ніхром втрачає свої характеристики при множинних перегинах, що призводить до швидкого прогоряння в місцях деформації. У гіршому випадку з ділового ніхрому виходить ніхромовий брухт.
З її допомогою можна точно визначити довжину намотування виток до витка. Залежно від Ø ніхромового дроту та Ø стрижня, на який намотується ніхромова спіраль. Перерахувати довжину спіралі з ніхрому на іншу напругу неважко, використавши просту математичну пропорцію.
Довжина ніхромової спіралі залежно від діаметра ніхрому та діаметра стрижня
|
Ø ніхрому 0,2 мм |
Ø ніхрому 0,3 мм | ніхрому 0,4 мм | Ø ніхрому 0,5 мм | Ø ніхрому 0,6 мм | Ø ніхрому 0,7 мм | ||||||
| Ø стрижня, мм | довжина спіралі, см |
Ø стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
Ø стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
Ø стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
Ø стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
Ø стрижня, мм |
довжина спіралі, см |
| 1,5 | 49 | 1,5 | 59 | 1,5 | 77 | 2 | 64 | 2 | 76 | 2 | 84 |
| 2 | 30 | 2 | 43 | 2 | 68 | 3 | 46 | 3 | 53 | 3 | 64 |
| 3 | 21 | 3 | 30 | 3 | 40 | 4 | 36 | 4 | 40 | 4 | 49 |
| 4 | 16 | 4 | 22 | 4 | 28 | 5 | 30 | 5 | 33 | 5 | 40 |
| 5 | 13 | 5 | 18 | 5 | 24 | 6 | 26 | 6 | 30 | 6 | 34 |
| 6 | 20 | 8 | 22 | 8 | 26 | ||||||
Наприклад, потрібно визначити довжину ніхромової спіралі на напругу 380 В з дроту Ø 0,3 мм, стрижень для намотування Ø 4 мм. З таблиці видно, що довжина такої спіралі на напругу 220 буде дорівнювати 22 см. Складемо просте співвідношення:
220 В – 22 см
380 В - Х див
тоді:
X = 380 · 22 / 220 = 38 см
Намотавши ніхромову спіраль, підключіть її, не обрізаючи, до джерела напруги та переконайтесь у правильності намотування. У закритих спіралей довжину намотування збільшують на 1/3 значення, наведеного в таблиці.
Розрахунок електронагрівальних елементів з ніхромового дроту.
Довжину ніхромового дроту виготовлення спіралі визначають виходячи з необхідної потужності.
Приклад: Визначити довжину дроту з ніхрому для нагрівального елемента плитки потужністю P= 600 Вт при Uмережі = 220 Ст.
Рішення:
1) I = P/U= 600/220 = 2,72 А
2) R = U/I= 220/2,72 = 81 Ом
3) За цими даними (див. таблицю 1) вибираємо d=0,45; S=0,159
тоді довжина ніхрому
l = SR/ρ= 0,159 · 81 / 1,1 = 11,6 м
де l- Довжина дроту (м)
S- переріз дроту (мм 2)
R- опір дроту (Ом)
ρ - питомий опір (для ніхрому ρ=1.0÷1.2 Ом·мм 2 /м)
| Допустима сила струму (l), А | |||||||
| Ø ніхрому при 700 °C , мм |
0,17 |
0,45 |
0,55 |
0,65 Купити ніхромову спіраль в компанії ПАРТАЛ зручно і вигідно - онлайн замовлення Доставка замовлень по Росії, в Казахстан та Білорусь. |
Такий процес може тривати багато часу. При цьому варто пам'ятати, що ніхром здатний втрачати при великій кількості перегинів свої характеристики. Дріт швидко прогорятиме на ділянках деформування. Зрештою, може вийти, що хороший матеріал перетвориться на брухт.
Для правильного розрахунку ніхромової спіралі зазвичай користуються спеціальними таблицями, де питомий опір ніхромової дроту = (Ом мм2/м). Проте, у цих таблицях виведені дані напруги 220В. Для роботи нагрівального елемента у промисловому середовищі доведеться проводити розрахунок самостійно, підставляючи наявні дані.
За табличними даними можна з точністю визначити довжину намотування та відстань між витками. Залежно від діаметра дроту та діаметра стрижня намотування ніхрому провести перерахунок довжини спіралі для експлуатації при іншій напрузі буде нескладно. Тут потрібно скористатися простою математичною пропорцією.
Наприклад, якщо потрібно обчислити довжину спіралі для напруги 380 використовуючи дріт діаметром Ø 0,6 мм, і стрижень для намотування Ø 6 мм. У таблиці можна побачити, що довжина спіралі при напрузі 220 В повинна становити 30 см. Далі ведемо розрахунок за таким співвідношенням:
220 В – 30 см
380 В – Х см
Виходячи з цих даних:
Х = 380 30/220 = 52 см
Після того, як спіраль вже намотана її слід підключити до енергоносія і переконатися в правильності намотування. При цьому намотаний дріт не обрізається. У спіралі в закритому нагрівачі довжина намотування повинна бути на 1/3 більше значень, наведених у таблиці.
Розрахунок нагрівального елемента з ніхромового дроту
Довжина дроту визначається з показників потрібної потужності.Як приклад проведемо з урахуванням наявних показників такі обчислення.