Niklani svitak električnog štednjaka zamijenjen je nikromiranim. Niklana spirala električnog štednjaka zamijenjena je nikromiranom

Nikrom je izumio 1905. Albert Marsh, koji je spojio nikal (80%) i krom (20%). Danas postoji oko deset modifikacija legura različitih razreda. Kao dodatni dopanti dodaju se aluminij, mangan, željezo, silicij, titan, molibden itd. Zbog svojih izvanrednih kvaliteta ovaj je metal postao široko korišten za proizvodnju elektrotehnike.

Glavne kvalitete nikroma

Nichrome je drugačiji:

• visoka otpornost na toplinu. Pri visokim temperaturama njegova se mehanička svojstva ne mijenjaju;
• duktilnost, koja omogućuje proizvodnju nichrome spirala, žica, vrpci, niti od legure;
• jednostavnost obrade. Proizvodi od nichrome su dobro zavareni, utisnuti;
• visoka otpornost na koroziju u različitim okruženjima.
• otpor nikroma je visok.

Osnovna svojstva

• Gustoća je 8200-8500 kg/m3.
• Talište nikroma je 1400 C.
• Maksimalna radna temperatura je 1100°C.
• Snaga - 650-700 MPa.
• Specifični otpor nikroma je 1,05-1,4 ohma.

Označavanje nichrome žice

Nichrome žica je izvrstan materijal za razne električne grijaće elemente, koji se koriste u gotovo svim industrijama. Gotovo svaki kućanski uređaj za grijanje ima elemente izrađene od nikroma.

Označavanje žice slovom:

• "H" - koristi se, u pravilu, u grijaćim elementima.
• "C" - koristi se u otpornim elementima.
• "TEN" - namijenjen je cjevastim električnim grijačima.

Prema domaćim standardima, postoji nekoliko glavnih marki:

• Dvostruka žica H20N80. Sastav legure uključuje: nikal - 74%, krom - 23%, kao i po 1% željeza, silicija i mangana.
• Trostruki H15N60. Legura se sastoji od 60% nikla i 15% kroma. Treća komponenta je željezo (25%). Zasićenost legure željezom omogućuje značajno smanjenje troškova nikroma, čija je cijena prilično visoka, a istovremeno održava njegovu otpornost na toplinu. Osim toga, povećava se njegova obradivost.
• Najjeftinija verzija nikroma je X25H20. To je legura bogata željezom u kojoj su zadržana mehanička svojstva, ali je radna temperatura ograničena na 900°C.

Upotreba nikroma

Zbog svoje visoke kvalitete i jedinstvenih karakteristika, nichrome proizvodi se mogu koristiti tamo gdje je potrebna pouzdanost, čvrstoća, otpornost na kemijski agresivna okruženja i vrlo visoke temperature.

Nichrome spirale i žice sastavni su dio gotovo svih vrsta grijaćih uređaja. Nikrom je prisutan u tosterima, pekarama, grijačima, pećnicama. Legura je također pronašla primjenu u otpornicima i reostatima koji rade na visokim temperaturama. Nikroma ima u električnim svjetiljkama i lemilima. Nichrome spirale imaju otpornost na toplinu i značajnu otpornost, što im omogućuje upotrebu u pećima za sušenje i pečenje na visokim temperaturama.

Pronalazi primjenu i otpad od nikroma. Ono se topi i materijal se ponovno koristi. U kemijskim laboratorijima koristi se legura nikla i kroma. Ovaj sastav ne reagira s većinom alkalija i kiselina. Deformirane nikromirane grijaće zavojnice koriste se u elektroničkim cigaretama.

U usporedbi sa željezom koje se prethodno koristilo u te svrhe, nichrome proizvodi su sigurniji, ne iskre, ne hrđaju i nemaju otopljena područja.

Talište nikroma je 1400 ° C, tako da se prilikom kuhanja ne osjećaju mirisi i pare.

Inženjeri još uvijek istražuju jedinstvena svojstva ovog materijala, neprestano proširujući njegov opseg.

Kod kuće se nichrome žica koristi za izradu domaće opreme, električnih ubodnih pila i rezača, kao što su, na primjer, stroj za rezanje pjene ili drva, lemilo, plamenik za drva, strojevi za zavarivanje, kućanske grijalice itd.

Najpopularnija je žica X20H80 i X15H60.

Gdje mogu kupiti nichrome žicu

Ovaj proizvod se prodaje u rolama (zavojnice, koluti) ili u obliku trake. Poprečni presjek nichrome žice može biti u obliku ovala, kruga, kvadrata, a također i trapeza, promjer je u rasponu od 0,1 do 1 milimetar.

Gdje nabaviti ili kupiti nichrome proizvode? Nudimo da razmotrimo najčešće i moguće opcije:

1. Prije svega, možete se obratiti organizaciji koja proizvodi te proizvode i naručiti. Točnu adresu takvih poduzeća možete pronaći u posebnim referencama za robu i usluge, koje su dostupne u gotovo svim većim gradovima. Operater će moći predložiti gdje kupiti, te će dati broj telefona. Osim toga, informacije o asortimanu takvih proizvoda mogu se pronaći na službenim web stranicama proizvođača.
2. Možete kupiti nichrome proizvode u specijaliziranim prodavaonicama, na primjer, prodaju radio komponenti, materijala za obrtnike kao što su "Skillful Hands" itd.


3. Kupujte od pojedinaca koji prodaju radio komponente, rezervne dijelove i druge metalne proizvode.
4. Bilo koja željezarija.
5. Na tržištu možete kupiti neki stari uređaj, na primjer, laboratorijski reostat, i uzeti nichrome.
6. Nichrome žica također se može naći kod kuće. Na primjer, od njega se izrađuje spirala električnih pločica.

Ako trebate napraviti veliku narudžbu, onda je prva opcija najprikladnija. Ako vam je potrebna mala količina nichrome žice, u ovom slučaju možete razmotriti sve ostale stavke na popisu. Prilikom kupnje svakako obratite pozornost na označavanje.

Nichrome spiralno namotavanje

Danas je nichrome zavojnica jedan od glavnih elemenata mnogih uređaja za grijanje. Nakon hlađenja, nikrom može zadržati svoju plastičnost, tako da se spirala takvog materijala može lako ukloniti, promijeniti oblik ili, ako je potrebno, prilagoditi odgovarajuću veličinu. Spiralno namatanje u industrijskim uvjetima provodi se automatski. Kod kuće također možete izvesti ručno namatanje. Pogledajmo pobliže kako to učiniti.

Ako parametri gotove nichrome spirale u njenom radnom stanju nisu previše važni, prilikom namotavanja možete napraviti izračun, tako reći, "na oko". Da biste to učinili, odaberite potrebni broj zavoja ovisno o zagrijavanju nichrome žice, dok povremeno uključujete spiralu u mrežu i smanjujete ili povećavate broj zavoja. Ovaj postupak namotavanja je vrlo jednostavan, ali može potrajati puno vremena, a dio nikroma se gubi.

Da biste povećali jednostavnost i točnost izračuna navijanja spirale, možete koristiti poseban online kalkulator.

Nakon što ste izračunali potreban broj zavoja, možete započeti namatanje na šipku. Bez rezanja žice, pažljivo spojite nichrome zavojnicu na izvor napona. Zatim provjerite ispravnost izračuna za namatanje spirale. Važno je uzeti u obzir da se za spirale zatvorenog tipa duljina namota mora povećati za trećinu vrijednosti dobivene u izračunu.

Kako bi se osigurala ista udaljenost između susjednih zavoja, potrebno je namotati namot u 2 žice: jedna je nikrom, druga je bilo koji bakar ili aluminij, s promjerom koji je jednak željenom razmaku. Kada je namotavanje završeno, treba pažljivo namotati pomoćnu žicu.

Trošak nikroma

Jedini nedostatak koji ima nichrome je cijena. Dakle, dvokomponentna legura kada se kupi u maloprodaji procjenjuje se na oko 1.000 rubalja po kilogramu. Trošak nichrome markica s ligaturom je oko 500-600 rubalja.

Zaključak

Prilikom odabira proizvoda od nikroma, potrebno je uzeti u obzir podatke o kemijskom sastavu proizvoda od interesa, njegovu električnu vodljivost i otpor, fizičke karakteristike promjera, presjeka, duljine itd. Također je važno uzeti u obzir interes za dokumentaciju o usklađenosti. Osim toga, morate biti u mogućnosti vizualno razlikovati leguru od njezinih, da tako kažemo, "konkurenata". Pravilan izbor materijala ključ je pouzdanosti elektrotehnike.

fb.ru

PRIMJERI ZADATAKA

1. dio

1. Struja u vodiču se udvostruči. Kako će se promijeniti količina topline koja se u njemu oslobodi u jedinici vremena, uz nepromijenjen otpor vodiča?

1) povećat će se 4 puta
2) smanjit će se 2 puta
3) će se povećati 2 puta
4) smanjiti 4 puta

2. Duljina spirale električnog štednjaka smanjena je 2 puta. Kako će se pri stalnom naponu mreže promijeniti količina topline koja se oslobodi u spirali u jedinici vremena?

1) povećat će se 4 puta
2) smanjit će se 2 puta
3) će se povećati 2 puta
4) smanjiti 4 puta

3. Otpor otpornika ​(R_1)​ je četiri puta manji od otpora ​(R_2)​. Trenutni rad u otporniku 2

1) 4 puta više nego u otporniku 1
2) 16 puta više od otpornika 1
3) 4 puta manje nego u otporniku 1
4) 16 puta manje nego u otporniku 1

4. Otpor otpornika (R_1) je 3 puta veći od otpora otpornika (R_2). Količina topline koja će se osloboditi u otporniku 1

1) 3 puta više nego u otporniku 2
2) 9 puta više od otpornika 2
3) 3 puta manje nego u otporniku 2
4) 9 puta manje nego u otporniku 2

5. Krug je sastavljen od izvora struje, žarulje i tanke željezne žice spojene u seriju. Žarulja će jače svijetliti ako

1) zamijenite žicu tanjim željezom
2) smanjiti duljinu žice
3) zamijenite žicu i žarulju
4) zamijenite željeznu žicu nikromom

6. Slika prikazuje stupčasti grafikon. Prikazuje vrijednosti napona na krajevima dva vodiča (1) i (2) istog otpora. Usporedite vrijednosti rada struje ​(A_1)​ i ​(A_2)​ u tim vodičima za isto vrijeme.

1) (A_1=A_2)​
2) (A_1=3A_2)
3) (9A_1=A_2)
4) (3A_1=A_2)

7. Slika prikazuje stupčasti grafikon. Prikazuje vrijednosti jakosti struje u dva vodiča (1) i (2) istog otpora. Usporedite vrijednosti rada struje (A_1)​ i (A_2) u tim vodičima za isto vrijeme.

1) (A_1=A_2)​
2) (A_1=3A_2)
3) (9A_1=A_2)
4) (3A_1=A_2)

8. Ako za osvjetljavanje prostorije koristite svjetiljke snage 60 i 100 W u lusteru, tada

A. Velika struja bit će u žarulji od 100 W.
B. Žarulja od 60 W ima veći otpor.

Istina(e) je(su) izjava(e)

1) samo A
2) samo B
3) i A i B
4) ni A ni B

9. Električni štednjak spojen na izvor istosmjerne struje potroši 108 kJ energije u 120 sekundi. Kolika je jakost struje u spirali pločice ako je njezin otpor 25 ohma?

1) 36 A
2) 6 A
3) 2,16 A
4) 1,5 A

10. Električni štednjak jakosti struje 5 A troši 1000 kJ energije. Koliko je vremena potrebno da struja prođe kroz spiralu pločice ako je njezin otpor 20 ohma?

1) 10000 s
2) 2000-te
3) 10 s
4) 2 s

11. Poniklani svitak grijaće ploče zamijenjen je nikromiranim svitkom iste duljine i površine presjeka. Uspostavite podudarnost između fizikalnih veličina i njihovih mogućih promjena kada je pločica priključena na električnu mrežu. Upiši u tablicu odabrane brojeve ispod odgovarajućih slova. Brojevi u odgovoru mogu se ponavljati.

FIZIČKA KOLIČINA
A) električni otpor zavojnice
B) jakost električne struje u spirali
B) snaga električne struje koju troše pločice

PRIRODA PROMJENE
1) povećana
2) smanjena
3) nije se promijenio

12. Uspostavite podudarnost između fizikalnih veličina i formula kojima se te veličine određuju. Upiši u tablicu odabrane brojeve ispod odgovarajućih slova.

FIZIČKE VELIČINE
A) radna struja
B) jakost struje
b) trenutna snaga

FORMULA
1) ​(frac(q)(t))​
2) (qU)​
3) (frac(RS)(L))​
4) ​(UI)​
5) (frac(U)(I))​

2. dio

13. Grijač je spojen u seriju s reostatom otpora 7,5 ohma na mrežu napona 220 V. Koliki je otpor grijača ako je snaga električne struje u reostatu 480 W?

Prilikom izvršavanja ovog zadatka trebali biste:

2. Analizirajte lijevi stupac i shvatite što karakteriziraju dane vrijednosti (svojstvo tijela, interakcija, stanje, promjena stanja itd.). U ovom primjeru dane vrijednosti karakteriziraju stanje tijela i njihova promjena povezana je s promjenom stanja.

3. Analizirati proces opisan u uvjetu i usporediti fizikalne veličine s prirodom njihove promjene u tom procesu.

4. Upiši u tablicu brojeve odabranih elemenata desnog stupca.

Zadaci za samostalan rad

147. Olovna kugla se hladi u hladnjaku. Kako se u tom slučaju mijenja unutarnja energija lopte, njezina masa i gustoća tvari lopte?

Za svaku fizikalnu veličinu odredite odgovarajuću prirodu promjene.

1) povećana

2) smanjena

3) nije se promijenio

Upiši u tablicu odabrane brojeve ispod odgovarajućih slova.

Brojevi u odgovoru mogu se ponavljati.

UNUTARNJA ENERGIJA	GUSTOĆA TVARI

Vrlo često, ako želite napraviti ili popraviti grijač uradi sam električne peći, osoba ima mnogo pitanja. Na primjer, koji promjer uzeti žicu, koja bi trebala biti njezina duljina ili koja se snaga može dobiti pomoću žice ili trake sa zadanim parametrima itd. S pravim pristupom rješavanju ovog problema, potrebno je uzeti u obzir dosta parametara, na primjer, snagu struje koja prolazi kroz grijač, radna temperatura, vrsta električne mreže i drugo.

Ovaj članak daje referentne podatke o materijalima koji su najčešći u proizvodnji grijača. električne pećnice, kao i metodologiju i primjere njihovog proračuna (proračun grijača za električne peći).

Grijalice. Materijali za proizvodnju grijača

Direktno grijač- jedan od najvažnijih elemenata peći, on je taj koji vrši grijanje, ima najvišu temperaturu i određuje rad instalacije grijanja u cjelini. Stoga grijači moraju ispunjavati niz zahtjeva, koji su navedeni u nastavku.

Zahtjevi za grijače

Osnovni zahtjevi za grijače (materijali grijača):

• Grijači moraju imati dovoljnu toplinsku otpornost (otpornost na kamenac) i toplinsku otpornost. Otpornost na toplinu - mehanička čvrstoća na visokim temperaturama. Otpornost na toplinu - otpornost metala i legura na plinsku koroziju pri visokim temperaturama (svojstva otpornosti na toplinu i otpornosti na toplinu detaljnije su opisana na stranici).
• Grijač u električnoj peći moraju biti izrađeni od materijala s visokim električnim otporom. Jednostavno rečeno, što je veći električni otpor materijala, to se on više zagrijava. Stoga, ako uzmete materijal s manjim otporom, tada vam je potreban grijač veće duljine i manje površine poprečnog presjeka. Ne može se uvijek u peć staviti dovoljno dugačak grijač. Također treba uzeti u obzir da što je veći promjer žice od koje je izrađen grijač, to je dulji vijek trajanja . Primjeri materijala s visokim električnim otporom su legure krom-nikal, legure željezo-krom-aluminij, koje su precizne legure s visokim električnim otporom.
• Niski temperaturni koeficijent otpora bitan je čimbenik pri odabiru materijala za grijač. To znači da kada se temperatura promijeni, električni otpor materijala grijač ne mijenja puno. Ako je temperaturni koeficijent električnog otpora velik, za uključivanje peći u hladnom stanju potrebno je koristiti transformatore koji u početku daju smanjeni napon.
• Fizička svojstva materijala grijača moraju biti konstantna. Neki materijali, poput karborunda, koji je nemetalni grijač, mogu s vremenom promijeniti svoja fizikalna svojstva, posebice električni otpor, što komplicira njihove radne uvjete. Za stabilizaciju električnog otpora koriste se transformatori s velikim brojem koraka i rasponom napona.
• Metalni materijali moraju imati dobra tehnološka svojstva, odnosno duktilnost i zavarljivost, kako bi se mogli izrađivati ​​u žica, traka, i od trake - grijaći elementi složene konfiguracije. Također grijalice može biti izrađen od nemetala. Nemetalni grijači se prešaju ili oblikuju u gotov proizvod.

Materijali za proizvodnju grijača

Najprikladniji i najkorišteniji u proizvodnji grijača za električne peći su precizne legure s visokim električnim otporom. Tu spadaju legure na bazi kroma i nikla ( krom-nikal), željezo, krom i aluminij ( željezo-krom-aluminij). O stupnjevima i svojstvima ovih legura raspravlja se u “Precizne legure. Oznake». Predstavnici krom-nikal legura su stupnjevi Kh20N80, Kh20N80-N (950-1200 °C), Kh15N60, Kh15N60-N (900-1125 °S), željezo-kromoaluminij - stupnjevi Kh23Yu5T (950-1400 °S), Kh27Yu5T ( 950-1350 °S), X23Yu5 (950-1200 °C), X15Yu5 (750-1000 °C). Tu su i legure željezo-krom-nikal - Kh15N60Yu3, Kh27N70YuZ.

Gore navedene legure imaju dobru otpornost na toplinu i otpornost na toplinu, tako da mogu raditi na visokim temperaturama. dobro otpornost na toplinu stvara zaštitni film od krom oksida koji se stvara na površini materijala. Temperatura taljenja filma viša je od temperature taljenja same legure, ne puca pri zagrijavanju i hlađenju.

Dajmo usporedni opis nikroma i fehrala.
Prednosti nikroma:

• dobra mehanička svojstva i na niskim i na visokim temperaturama;
• legura je otporna na puzanje;
• ima dobra tehnološka svojstva - duktilnost i zavarljivost;
• dobro obrađeno;
• ne stari, nemagnetičan.

Nedostaci nikroma:

• visoka cijena nikla - jedna od glavnih komponenti legure;
• niže radne temperature u odnosu na Fechral.

Prednosti fehrala:

• jeftinija legura u usporedbi s nikromom, tk. ne sadrži;
• ima bolju otpornost na toplinu od nikroma, na primjer, Fechral X23Yu5T može raditi na temperaturama do 1400 ° C (1400 ° C je maksimalna radna temperatura za grijač izrađen od žice Ø 6,0 mm ili više; Ø 3,0 - 1350 ° C; Ø 1,0 - 1225 °S; Ø 0,2 - 950 °S).

Fehralni nedostaci:

• krhka i lomljiva legura, ova negativna svojstva su posebno izražena nakon što je legura bila na temperaturi višoj od 1000 ° C;
• jer fehral ima željezo u svom sastavu, tada je ova legura magnetska i može hrđati u vlažnoj atmosferi pri normalnim temperaturama;
• ima nisku otpornost na puzanje;
• u interakciji s šamotnom oblogom i željeznim oksidima;
• Fehralni grijači se tijekom rada značajno izdužuju.

Također usporedba legura fekralan i nikrom proizvedeno u članku.

Nedavno su razvijene legure tipa Kh15N60Yu3 i Kh27N70YuZ; s dodatkom 3% aluminija, što je značajno poboljšalo otpornost legura na toplinu, a prisutnost nikla praktički je eliminirala nedostatke legura željezo-krom-aluminij. Legure Kh15N60YuZ, Kh27N60YUZ ne stupaju u interakciju s šamotom i željeznim oksidima, prilično su dobro obrađene, mehanički jake, nisu krte. Maksimalna radna temperatura legure X15N60YUZ je 1200 °C.

Osim gore navedenih legura na bazi nikla, kroma, željeza, aluminija, za izradu grijača koriste se i drugi materijali: vatrostalni metali, kao i nemetali.

Od nemetala za proizvodnju grijača koriste se karborund, molibden disilicid, ugljen i grafit. Grijači od karborunda i molibden disilicida koriste se u visokotemperaturnim pećima. U pećima sa zaštitnom atmosferom koriste se ugljični i grafitni grijači.

Od vatrostalnih materijala kao grijači mogu se koristiti tantal i niobij. U visokotemperaturnim vakuumskim pećima i pećima sa zaštitnom atmosferom, grijači od molibdena i volfram. Grijači od molibdena mogu raditi do temperature od 1700 °C u vakuumu i do 2200 °C u zaštitnoj atmosferi. Ova temperaturna razlika je posljedica isparavanja molibdena na temperaturama iznad 1700 °C u vakuumu. Grijači od volframa mogu raditi do 3000 °C. U posebnim slučajevima koriste se grijači od tantala i niobija.

Proračun grijača električnih peći

Obično su polazni podaci snaga koju grijači moraju dati, maksimalna temperatura potrebna za izvođenje odgovarajućeg tehnološkog procesa (kaljenje, kaljenje, sinterovanje i sl.) i veličina radnog prostora električne peći. Ako snaga peći nije postavljena, tada se može odrediti pravilom palca. Tijekom proračuna grijača potrebno je dobiti promjer i duljinu (za žicu) ili površinu i duljinu presjeka (za traku), koji su potrebni za proizvodnja grijača.

Također je potrebno odrediti materijal od kojeg će se izraditi grijalice(ova se stavka ne razmatra u članku). U ovom članku, precizna legura kroma i nikla s visokim električnim otporom razmatra se kao materijal za grijače, koji je jedan od najpopularnijih u proizvodnji grijaćih elemenata.

Određivanje promjera i duljine grijača (nichrome žice) za zadanu snagu peći (jednostavni izračun)

Možda najjednostavnija opcija proračun grijača nikroma je izbor promjera i duljine pri zadanoj snazi ​​grijača, napon napajanja mreže, kao i temperatura koju će grijač imati. Unatoč jednostavnosti izračuna, ima jednu značajku, na koju ćemo obratiti pozornost u nastavku.

Primjer izračuna promjera i duljine grijaćeg tijela

Početni podaci:
Snaga uređaja P = 800 W; mrežni napon U = 220 V; temperatura grijača 800 °C. Nichrome žica X20H80 koristi se kao grijaći element.

1. Prvo morate odrediti snagu struje koja će proći kroz grijaći element:
I=P/U \u003d 800 / 220 \u003d 3,63 A.

2. Sada trebate pronaći otpor grijača:
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 ohma;

3. Na temelju vrijednosti dobivene u stavku 1. struje koja prolazi nichrome grijač, morate odabrati promjer žice. A ovaj trenutak je važan. Ako se, na primjer, pri jakosti struje od 6 A koristi nichrome žica promjera 0,4 mm, tada će izgorjeti. Stoga, nakon izračuna jakosti struje, potrebno je odabrati odgovarajuću vrijednost promjera žice iz tablice. U našem slučaju, za jakost struje od 3,63 A i temperaturu grijača od 800 ° C, odabiremo nichrome žicu promjera d = 0,35 mm i površina presjeka S \u003d 0,096 mm 2.

Opće pravilo za odabir promjera žice može se formulirati na sljedeći način: potrebno je odabrati žicu čija dopuštena jakost struje nije manja od izračunate jakosti struje koja prolazi kroz grijač. Da biste uštedjeli materijal grijača, trebali biste odabrati žicu s najbližom većom (od izračunate) dopuštenom strujom.

stol 1

Dopuštena struja koja prolazi kroz grijač nikromirane žice, koja odgovara određenim temperaturama zagrijavanja žice koja je vodoravno obješena u mirnom zraku normalne temperature

Promjer, mm	Površina poprečnog presjeka nichrome žice, mm 2	Temperatura zagrijavanja nichrome žice, ° C
		200	400	600	700	800	900	1000
		Najveća dopuštena struja, A
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

Bilješka :

• ako su grijači unutar zagrijane tekućine, tada se opterećenje (dopuštena struja) može povećati za 1,1 - 1,5 puta;
• kada su grijači zatvoreni (na primjer, u komornim električnim pećima), potrebno je smanjiti opterećenje za 1,2 - 1,5 puta (manji koeficijent se uzima za deblju žicu, veći za tanku).

4. Zatim odredite duljinu nichrome žice.
R = ρ l/S ,
gdje R - električni otpor vodiča (grijača) [Ohm], ρ - električna otpornost materijala grijača [Ohm mm 2 / m], l - duljina vodiča (grijača) [mm], S - površina poprečnog presjeka vodiča (grijača) [mm 2].

Tako dobivamo duljinu grijača:
l = R S / ρ \u003d 61 0,096 / 1,11 \u003d 5,3 m.

U ovom primjeru kao grijač se koristi nichrome žica Ø 0,35 mm. U skladu s "Žica od preciznih legura s visokim električnim otporom. Specifikacije" nominalna vrijednost električnog otpora nichrome žice marke Kh20N80 je 1,1 Ohm mm 2 / m ( ρ \u003d 1,1 Ohm mm 2 / m), pogledajte tablicu. 2.

Rezultat izračuna je potrebna duljina nichrome žice, koja je 5,3 m, promjer - 0,35 mm.

tablica 2

Određivanje promjera i duljine grijača (nichrome žice) za zadanu peć (detaljan proračun)

Izračun prikazan u ovom odlomku je složeniji od onog iznad. Ovdje ćemo uzeti u obzir dodatne parametre grijača, pokušat ćemo shvatiti mogućnosti spajanja grijača na trofaznu strujnu mrežu. Izračun grijača će se provesti na primjeru električne peći. Neka početni podaci budu unutarnje dimenzije peći.

1. Prvo što treba učiniti je izračunati volumen komore unutar peći. U ovom slučaju, uzmimo h = 490 mm, d = 350 mm i l = 350 mm (visina, širina i dubina). Tako dobivamo volumen V = h d l \u003d 490 350 350 \u003d 60 10 6 mm 3 \u003d 60 l (mjera za volumen).

2. Zatim morate odrediti snagu koju bi peć trebala dati. Snaga se mjeri u vatima (W) i određuje se prema praktično pravilo: za električnu pećnicu volumena 10 - 50 litara specifična snaga je 100 W / l (Watti po litri volumena), s volumenom 100 - 500 litara - 50 - 70 W / l. Uzmimo specifičnu snagu od 100 W/l za peć koja se razmatra. Dakle, snaga grijača električne peći trebala bi biti P \u003d 100 60 \u003d 6000 W \u003d 6 kW.

Treba napomenuti da sa snagom od 5-10 kW grijalice obično se izrađuju jednofazno. Pri velikim snagama, za ravnomjerno opterećenje mreže, grijači su trofazni.

3. Zatim morate pronaći snagu struje koja prolazi kroz grijač I=P/U , gdje P - snaga grijača, U - napon na grijaču (između njegovih krajeva), te otpor grijača R=U/I .

Možda postoji dvije mogućnosti spajanja na električnu mrežu:

• na kućnu jednofaznu strujnu mrežu - zatim U = 220 V;
• na industrijsku mrežu trofazne struje - U = 220 V (između neutralne žice i faze) ili U = 380 V (između bilo koje dvije faze).

Nadalje, izračun će se provesti odvojeno za jednofazne i trofazne priključke.

I=P/U \u003d 6000 / 220 \u003d 27,3 A - struja koja prolazi kroz grijač.
Zatim je potrebno odrediti otpor grijača peći.
R=U/I \u003d 220 / 27,3 \u003d 8,06 ohma.

Slika 1 Grijač žice u mreži jednofazne struje

Željene vrijednosti promjera žice i njezine duljine bit će određene u stavku 5. ovog stavka.

Kod ove vrste spoja, opterećenje se ravnomjerno raspoređuje na tri faze, tj. 6 / 3 = 2 kW po fazi. Dakle, trebamo 3 grijača. Zatim morate odabrati način izravnog povezivanja grijača (opterećenja). Mogu postojati 2 načina: “ZVIJEZDA” ili “TROKUT”.

Vrijedno je napomenuti da su u ovom članku formule za izračun trenutne snage ( ja ) i otpor ( R ) za trofaznu mrežu nisu napisani u klasičnom obliku. To je učinjeno kako se ne bi komplicirao prikaz materijala o proračunu grijača s električnim pojmovima i definicijama (na primjer, fazni i linearni naponi i struje i odnos između njih nisu spomenuti). Klasični pristup i formule za izračun trofaznih krugova mogu se naći u stručnoj literaturi. U ovom su članku neke matematičke transformacije provedene na klasičnim formulama skrivene od čitatelja, a to nema nikakvog utjecaja na konačni rezultat.

Kod spajanja tipa "STAR" grijač je spojen između faze i nule (vidi sl. 2). Sukladno tome, napon na krajevima grijača bit će U = 220 V.
I=P/U \u003d 2000 / 220 \u003d 9,10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 ohma.

Slika 2 Grijač žice u trofaznoj strujnoj mreži. Spajanje prema shemi "STAR".

Kod spajanja tip “TROKUT” grijač je spojen između dvije faze (vidi sl. 3). Sukladno tome, napon na krajevima grijača bit će U = 380 V.
Struja koja prolazi kroz grijač je
I=P/U \u003d 2000 / 380 \u003d 5,26 A.
Otpor jednog grijača -
R=U/I \u003d 380 / 5,26 \u003d 72,2 ohma.

Slika 3 Grijač žice u trofaznoj strujnoj mreži. Spajanje prema shemi "TROKUT"

4. Nakon utvrđivanja otpora grijača uz odgovarajući priključak na električnu mrežu odaberite promjer i duljinu žice.

Prilikom utvrđivanja navedenih parametara potrebno je analizirati specifična površinska snaga grijača, tj. rasipana snaga po jedinici površine. Površinska snaga grijača ovisi o temperaturi grijanog materijala i o izvedbi grijača.

Primjer
Iz prethodnih proračunskih točaka (vidi paragraf 3 ovog paragrafa), znamo otpor grijača. Za pećnicu od 60 litara s monofaznim priključkom jest R = 8,06 ohma. Kao primjer, uzmite promjer od 1 mm. Zatim, da bi se dobio potreban otpor, potrebno je l = R / str \u003d 8,06 / 1,4 \u003d 5,7 m nichrome žice, gdje ρ - nazivna vrijednost električnog otpora 1 m žice u [Ohm / m]. Masa ovog komada nichrome žice bit će m = l μ \u003d 5,7 0,007 \u003d 0,0399 kg \u003d 40 g, gdje μ - težina 1 m žice. Sada je potrebno odrediti površinu komada žice duljine 5,7 m. S = l π d \u003d 570 3,14 0,1 \u003d 179 cm 2, gdje l – duljina žice [cm], d – promjer žice [cm]. Dakle, 6 kW treba dodijeliti s površine od 179 cm 2. Rješavajući jednostavnu proporciju, dobivamo da se snaga oslobađa iz 1 cm 2 β=P/S \u003d 6000 / 179 \u003d 33,5 W, gdje β - površinska snaga grijača.

Rezultirajuća površinska snaga je previsoka. Grijač rastopit će se ako se zagrije na temperaturu koja bi osigurala dobivenu vrijednost površinske snage. Ta će temperatura biti viša od tališta materijala grijača.

Gornji primjer je demonstracija pogrešnog odabira promjera žice, koja će se koristiti za proizvodnju grijača. U stavku 5. ovog stavka dat će se primjer s pravilnim odabirom promjera.

Za svaki materijal, ovisno o potrebnoj temperaturi zagrijavanja, određuje se dopuštena vrijednost površinske snage. Može se odrediti pomoću posebnih tablica ili grafikona. U ovim izračunima koriste se tablice.

Za visokotemperaturne peći(na temperaturi većoj od 700 - 800 ° C) dopuštena površinska snaga, W / m 2, jednaka je β dodati \u003d β eff α , gdje β ef - površinska snaga grijača ovisno o temperaturi medija koji prima toplinu [W/m 2 ], α je faktor učinkovitosti zračenja. β ef odabire se prema tablici 3, α - prema tablici 4.

Ako a pećnica na niskoj temperaturi(temperatura manja od 200 - 300 ° C), tada se dopuštena površinska snaga može smatrati jednakom (4 - 6) · 10 4 W / m 2.

Tablica 3

Efektivna specifična površinska snaga grijača ovisno o temperaturi medija koji prima toplinu

Temperatura površine koja prima toplinu, °C	β eff, W/cm 2 na temperaturi grijača, °C
	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

Tablica 4

Žičane spirale, poluzatvorene u utorima postave

Žičane spirale na policama u tubama

Žičani cik-cak (štapni) grijači

Pretpostavimo da je temperatura grijača 1000 °C, a želimo zagrijati izradak na temperaturu od 700 °C. Zatim, prema tablici 3, odabiremo β ef \u003d 8,05 W / cm 2, α = 0,2, β dodati \u003d β eff α \u003d 8,05 0,2 \u003d 1,61 W / cm 2 \u003d 1,61 10 4 W / m 2.

5. Nakon utvrđivanja dopuštene površinske snage grijača potrebno je pronaći njegov promjer(za žičane grijače) odn širina i debljina(za grijače trake), kao i duljina.

Promjer žice može se odrediti pomoću sljedeće formule: d - promjer žice, [m]; P - snaga grijača, [W]; U - napon na krajevima grijača, [V]; β dodati - dopuštena površinska snaga grijača, [W/m 2 ]; ρt - otpornost materijala grijača pri danoj temperaturi, [Ohm m].
ρ t = ρ 20 k , gdje ρ 20 - električni otpor materijala grijača na 20 °C, [Ohm m] k - faktor korekcije za izračun promjene električnog otpora ovisno o temperaturi (po).

Duljina žice može se odrediti sljedećom formulom:
l - duljina žice, [m].

Odaberemo promjer i duljinu žice nikrom H20N80. Specifični električni otpor materijala grijača je
ρ t = ρ 20 k \u003d 1,13 10 -6 1,025 \u003d 1,15 10 -6 Ohm m.

Kućanska jednofazna strujna mreža
Za peć od 60 litara spojenu na kućnu jednofaznu strujnu mrežu, poznato je iz prethodnih koraka proračuna da je snaga peći P \u003d 6000 W, napon na krajevima grijača - U = 220 V, dopuštena snaga površinskog grijača β dodati \u003d 1,6 10 4 W / m 2. Onda dobivamo

Dobivena veličina mora se zaokružiti na najbliži veći standard. Standardne veličine za nikrom i fehralnu žicu mogu se naći u. Dodatak 2, Tablica 8. U ovom slučaju, najbliža veća standardna veličina je Ø 2,8 mm. Promjer grijača d = 2,8 mm.

Duljina grijača l = 43 m.

Također je ponekad potrebno odrediti masu potrebne količine žice.
m = l μ , gdje m - masa komada žice, [kg]; l - duljina žice, [m]; μ - specifična težina (masa 1 metra žice), [kg/m].

U našem slučaju, masa grijača m = l μ \u003d 43 0,052 \u003d 2,3 kg.

Ovaj izračun daje minimalni promjer žice pri kojem se može koristiti kao grijač u danim uvjetima.. S gledišta uštede materijala, takav izračun je optimalan. U tom slučaju može se koristiti i žica većeg promjera, ali tada će se njezina količina povećati.

Ispitivanje
Rezultati proračuna može se provjeriti na sljedeći način. Dobivena je žica promjera 2,8 mm. Tada je duljina koja nam treba
l = R / (ρ k) \u003d 8,06 / (0,179 1,025) \u003d 43 m, gdje l - duljina žice, [m]; R - otpor grijača, [Ohm]; ρ - nazivna vrijednost električnog otpora 1 m žice, [Ohm/m]; k - faktor korekcije za izračun promjene električnog otpora ovisno o temperaturi.
Ova vrijednost je ista kao vrijednost dobivena iz drugog izračuna.

Sada je potrebno provjeriti neće li površinska snaga grijača koji smo odabrali premašiti dopuštenu površinsku snagu koja je utvrđena u koraku 4. β=P/S \u003d 6000 / (3,14 4300 0,28) \u003d 1,59 W / cm 2. Primljena vrijednost β \u003d 1,59 W / cm 2 ne prelazi β dodati \u003d 1,6 W / cm 2.

Rezultati
Dakle, grijač će zahtijevati 43 metra nichrome žice X20H80 promjera 2,8 mm, što je 2,3 kg.

Industrijska mreža trofazne struje
Također možete pronaći promjer i duljinu žice potrebne za proizvodnju grijača za peći spojenih na trofaznu strujnu mrežu.

Kao što je opisano u točki 3, svaki od tri grijača ima 2 kW snage. Odredi promjer, duljinu i masu jednog grijača.

STAR veza(vidi sl. 2)

U ovom slučaju, najbliža veća standardna veličina je Ø 1,4 mm. Promjer grijača d = 1,4 mm.

Duljina jednog grijača l = 30 m.
Težina jednog grijača m = l μ \u003d 30 0,013 \u003d 0,39 kg.

Ispitivanje
Dobivena je žica promjera 1,4 mm. Tada je duljina koja nam treba
l = R / (ρ k) \u003d 24,2 / (0,714 1,025) \u003d 33 m.

β=P/S \u003d 2000 / (3,14 3000 0,14) \u003d 1,52 W / cm 2, ne prelazi dopušteno.

Rezultati
Za tri grijača spojena prema shemi "STAR", trebat će vam
l \u003d 3 30 \u003d 90 m žice, što je
m \u003d 3 0,39 \u003d 1,2 kg.

Vrsta veze “TROKUT”(vidi sl. 3)

U ovom slučaju, najbliža veća standardna veličina je Ø 0,95 mm. Promjer grijača d = 0,95 mm.

Duljina jednog grijača l = 43 m.
Težina jednog grijača m = l μ \u003d 43 0,006 \u003d 0,258 kg.

Ispitivanje
Dobivena je žica promjera 0,95 mm. Tada je duljina koja nam treba
l = R / (ρ k) \u003d 72,2 / (1,55 1,025) \u003d 45 m.

Ova vrijednost gotovo se podudara s vrijednošću dobivenom kao rezultat drugog izračuna.

Površinska snaga bit će β=P/S \u003d 2000 / (3,14 4300 0,095) \u003d 1,56 W / cm 2, ne prelazi dopušteno.

Rezultati
Za tri grijača spojena prema shemi "TROKUT", trebat će vam
l \u003d 3 43 \u003d 129 m žice, što je
m \u003d 3 0,258 \u003d 0,8 kg.

Ako usporedimo 2 gore razmotrene opcije za spajanje grijača na trofaznu strujnu mrežu, možemo vidjeti da "ZVIJEZDA" zahtijeva žicu većeg promjera od "TROKUTA" (1,4 mm prema 0,95 mm) kako bi se postigla zadana snaga peći od 6 kW. pri čemu potrebna duljina nichrome žice kada je spojena prema shemi "STAR" manja je od duljine žice kada se spaja tip "TROKUT"(90 m u odnosu na 129 m), i potrebna masa, naprotiv, je više (1,2 kg u odnosu na 0,8 kg).

Spiralni proračun

Tijekom rada, glavni zadatak je postaviti grijač procijenjene duljine u ograničeni prostor peći. Nichrome i fechralna žica su namotane u obliku spirala ili savijene u obliku cik-cakova, traka je savijena u obliku cik-cakova, što vam omogućuje da stavite više materijala (po duljini) u radnu komoru. Najčešća opcija je spirala.

Omjer koraka spirale i njezinog promjera i promjera žice odabire se na takav način da se olakša postavljanje grijača u peć, osigura njihova dovoljna krutost, u najvećoj mogućoj mjeri isključi lokalno pregrijavanje zavoje same spirale i istovremeno ne ometaju prijenos topline s njih na proizvode.

Što je veći promjer spirale i manji njezin korak, to je lakše postaviti grijače u peć, ali s povećanjem promjera smanjuje se čvrstoća spirale, a sklonost njezinih zavoja da leže na vrhu svake druga povećanja. S druge strane, s povećanjem učestalosti namotaja, povećava se zaštitni učinak dijela njegovih zavoja okrenutih prema proizvodima na ostatak i, posljedično, pogoršava se iskoristivost njegove površine, a može doći i do lokalnog pregrijavanja.

Praksa je utvrdila dobro definirane, preporučene omjere između promjera žice ( d ), korak ( t ) i promjer spirale ( D ) za žicu Ø 3 do 7 mm. Ovi omjeri su sljedeći: t ≥ 2d i D = (7÷10) d za nikrom i D = (4÷6) d - za manje izdržljive legure željezo-krom-aluminij, poput fehrala itd. Za tanje žice omjer D i d , kao i t obično uzimaju više.

Zaključak

U članku se raspravljalo o različitim aspektima povezanim s proračun električnih grijača peći- materijali, primjeri proračuna s potrebnim referentnim podacima, reference na standarde, ilustracije.

U primjerima, metode samo za izračunavanje žičani grijači. Osim žice od preciznih legura, traka se može koristiti i za izradu grijača.

Izračun grijača nije ograničen na izbor njihovih veličina. Također potrebno je odrediti materijal od kojeg treba biti izrađen grijač, vrstu grijača (žica ili traka), vrstu lokacije grijača i druge značajke. Ako je grijač izrađen u obliku spirale, tada je potrebno odrediti broj zavoja i korak između njih.

Nadamo se da vam je članak bio koristan. Dopuštamo njegovu besplatnu distribuciju pod uvjetom da se održava poveznica na našu web stranicu http://www.site.

Ako pronađete bilo kakve netočnosti, molimo vas da nas obavijestite putem e-pošte [e-mail zaštićen] web stranici ili pomoću sustava Orfus odabirom pogrešno napisanog teksta i pritiskom na Ctrl+Enter.

Bibliografija

• Dyakov V.I. "Tipični proračuni za električnu opremu".
• Zhukov L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. "Legura za grijače".
• Sokunov B.A., Grobova L.S. "Elektrotermičke instalacije (elektrootporne peći)".
• Feldman I.A., Gutman M.B., Rubin G.K., Shadrich N.I. "Proračun i projektiranje grijača za elektrootporne peći".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html