Výrobní procesy (jako je sušení, vypalování) probíhají během vysoké teplotystovky stupňů Celsia. Jsou vybrány ohřívače pro procesní zařízení tepelně odolný, schopné odolávat opakovaným změnám teploty a pravidelně udržovat vysoký tepelný výkon. V opačném případě budou muset být bloky často zastaveny, aby bylo možné nahradit vadné prvky novými, což je z hlediska energie a finančních ukazatelů nerentabilní.

Suroviny pro topidla

Zpočátku jsou ohřívače instalovány z odolných materiálů, mezi které patří slitiny.

Výpočet parametrů ohřívačů z nichromu a fechralu od firmy Elektronagrev

Volí se vodivé prvky topných těles nichrom a fechral. Jedná se o slitiny skládající se ze 2-3 složek. V prvním případě byly spojeny Ni a Cr a ve druhém Fe, Al a Cr. U každého typu zařízení se bere v úvahu průměr drátu, napětí v síti, generovaný výkon a odpor na jednotku plochy.

Jak vybrat správný drát? Existují standardní Fechral, ​​​​Superfechral, ​​Eurofechral. Co je lepší vzít: drahý nichrom nebo křehčí fechral? Jak zvolit správné parametry odporového materiálu pro vzduch a kapalná média?

Je velmi výhodné, když existuje speciální matematický nástroj, do kterého zadáváte potřebné komponenty – a dává hotovou odpověď na výběr materiálu pro drát, jeho délky, průměru, tvaru (rovný nebo spirálový). Taková kalkulačka již byla vyvinuta a uvedena níže.

Výpočet délky spirály

Výkon ohřívače
Út.

Napájecí napětí
В

Kalkulačka nezohledňuje nárůst odporu s rostoucí teplotou. Skutečný výkon bude nižší než vypočítaný.

Výpočet hmotnosti a délky

Existuje také několik typů výpočtů, které budeme podrobněji zvažovat.

Metody výpočtu a použité vzorce

Výchozí ukazatele pro následný výpočet charakteristik termoprvků jsou vybrány:

objem vytápěného prostoru v jednotce;

hraniční teplota použitá k provedení tepelného procesu;

výkon vyrobený ohřívačem.

Stanovení délky drátu

Výpočet odporu

1. Najděte aktuální sílu:

2. Vypočítejte hodnotu odporu:

3. Zjistěte, jak dlouhý drát je potřeba (L):

kde ρ je měrný odpor materiálu.

4. Poté je třeba vypočítat počet závitů a velikost jedné otáčky.

Délka cívky (l) =3,14∙(Ø n.+1/2Øpop. S.),

kde Ø н je průměr vinutí a 1/2Øpop. S. – poloviční hodnota průřezu v drátu.

5. Podle tabulky zkontrolujeme, zda drát s vypočtenými parametry odolá elektrické zátěži.

Výpočet parametrů ohřívačů z nichromu a fechralu od firmy Elektronagrev

Výpočet parametrů ohřívačů z nichromu a fechralu od firmy Elektronagrev

Při výběru I a t˚ jsou vybrány přibližné hodnoty, ale zaokrouhlené na stranu vyšší hodnoty. V tomto případě získáme minimální přípustnou plochu průřezu a průměr ohřívače. Je-li to žádoucí, je povoleno použít drát silnější, než jaký byl získán při výpočtu. Nedoporučuje se však sestupovat ze získaných hodnot: existuje potenciální nebezpečí rychlého spálení drátu.

Další užitečná nuance. Při umístění odporového vodiče z nichromu do kapalného prostředí se hodnota proudu zvýší o 10-50%. Když je ohřívač zavřený, pak pro tlustý drát se proud sníží o 20%, pro tenký – o polovinu.

Výpočet hodnoty teploty

První metoda má chyby, protože hodnota odporu spirály je zvolena ve studeném stavu. A při zahřátí je schopen změnit počáteční hodnotu. Tam, kde se používají spotřebiče s nízkým výkonem a teplota stoupá jen mírně, lze jako vhodný přijmout první způsob. A když jsou v pecích vyžadovány vysoké teploty, nelze výpočty provedené výše uvedenou metodou označit za přesné. Proto začali uplatňovat druhou metodu, složitější a svědomitější.

ČTĚTE VÍCE
Jak plánovat byt?

1. Z lineárních rozměrů komory pece určíme její objem:

Kde l, b, h jsou délka, šířka a hloubka zařízení.

2. Vypočítáme výkon tepelné jednotky. Při objemu topeniště do 50 l je uvažován měrný výkon rovný 100 W/l. U pecí s parametrem 100-500 l se stejný ukazatel bere jako 50-70 W / l.

kde Pbije je měrná síla.

2. Na základě získaného čísla se podíváme, jaký by měl být ohřívač. Pro jednofázovou síť je povolen výkon do 10 kW, při vyšším čísle je nutné 3fázové připojení.

3. Zjistěte sílu proudu pomocí síly vodiče a napětí mezi okraji ohřívače:

4. Uvažujeme hodnotu odporu:

U jednofázové sítě je vše jasné, zde proud teče podle jediného schématu a není rozdělen na proudy.

Třífázová síť

Do výroby je vždy zapojeno mnoho současných spotřebitelů, takže napětí v síti dosahuje 380 V. Všechny tři fáze dostávají rovnoměrné zatížení, a proto bude výkon ohřívačů stejný (výsledná hodnota je dělena 3).

Byly vyvinuty 2 způsoby organizace 3fázové sítě.

Typ připojení hvězda od firmy Elektrogrev

“Hvězda”

Vyznačuje se jedním připojovacím bodem. Ohřívač je mezi “nulou” a fází, takže napětí na jeho koncích bude 220 V.

Typ spojovacího trojúhelníku od firmy Elektronagreva

“Trojúhelník”

Umístění ohřívače je mezi dvěma fázemi, takže napětí na koncích dosáhne 380 V.

Při porovnávání dvou obvodů se skutečnými digitálními hodnotami bude v “trojúhelníku” proud procházející ohřívačem menší a odpor bude menší v “hvězdičce”.

5. Tabulky vám pomohou najít konkrétní plochu.

6. Délka drátu se hledá takto:

kde ρ označuje jmenovitou hodnotu odporu drátu dlouhého 1 m.

7. Chcete-li zjistit hmotnost drátěné části ohřívače, postupujte následovně:

kde μ je hmotnost jednoho metru drátu.

8. Když víme, jakou velikost drátu potřebujeme, odečteme povrch, přičemž vezmeme v úvahu jeho délku:

S = d x 3,14 x d,

kde d je průměr materiálu

9. Pomocí hodnot výkonu a povrchu vypočítáme jeho konkrétní hodnotu:

kde β je povrchový výkon ohřívače.

Každý materiál má své specifické β, které je prezentováno v grafickém nebo tabulkovém systému. Je ovlivněna přípustnou provozní teplotou, která nemůže být vyšší než nastavená.

U jednotek s vysokým stupněm ohřevu se volí plošný výkon vypočítaný podle následujícího vzorce:

βtolerance = βef.x α,

kde α je parametr radiační účinnosti;

βef. je výkon ohřívačů na jejich povrchu, který závisí na teplotě energie přijímajícího média.

α a β jsou převzaty z tabulek.

Teplota teplo-přijímací plochy od firmy Elektronagrev

Výpočet parametrů ohřívačů z nichromu a fechralu od firmy Elektronagrev

Umístění topidel od firmy Elektronagrev

Sušící zařízení s tepelným ohřevem do +300˚С má konstantní číselnou hodnotu plošného výkonu: (4-6) h 10 4 W/m 2 .

10. Zjistěte průměr části ohřívače vedoucí proud:

Průměr proudovodné části ohřívače od firmy Elektronagrev

kde ρt – hodnota měrného odporu při teplotě, která je nastavena pro správný průběh procesu.

ČTĚTE VÍCE
Jak se nazývá jev, kdy jsou rostliny přitahovány ke světlu?

kde ρ20 je hodnota odporu na jednotku délky při +20˚С;

k je korekční faktor ukazující závislost odporu na tepelném indexu.

Korekční faktor od firmy Elektronagrev

11. Délka drátu se vypočítá podle tohoto vzorce:

Délka drátu se vypočítá pomocí tohoto vzorce od Elektronagrev

Jak zabránit přehřátí? Spirálovitý drát je nutné natáhnout tak, aby rozteč mezi závity byla o 150-200% větší než průměr odporového materiálu.

Čtyři aspekty při výběru topidel

Při výběru ohřívačů se řiďte jejich výkonnostními charakteristikami.

Aby bylo vytápění opravdu vysoké, měli byste si vybrat materiály s vysokým odporem. V opačném případě budete muset zvětšit délku ohřívače a zmenšit průřez drátu. Když se ohřívač používá pro pece, sušicí skříně, není vždy rozumné měnit jeho lineární parametry (nemusí se jednoduše vejít do dostupné oblasti).

Odolnost proti tepelnému průrazu, tvorba okují na povrchu, zachování pevnosti při změnách teploty a stabilita fyzikálních vlastností v průběhu času jsou důležitými faktory při výběru prvků tvořících teplotu.

Zohledňuje se hodnota tepelného součinitele odporu. Když je velký, je nutné instalovat snižovací transformátory, které přispívají k postupnému ohřevu zařízení.

Aby se ukázalo, že drát, páska, spirála jsou nezbytné v konfiguraci a velikosti, jsou výchozí materiály vybrány s optimální tažností a svařitelností.

Výpočet parametrů ohřívačů z nichromu a fechralu od firmy Elektronagrev

Nichrome & Fechral: co určuje výběr

Které dráty jsou více žádané: na bázi niklu nebo na bázi železa? Fe má na jednotku plochy vyšší odpor než Ni, takže materiál použitý na výrobu ohřívače bude ekonomičtější. Dalším pěkným bodem o srovnání měrné hmotnosti je, že železo vyhrává tuto soutěž v průměru o 5%. Dochází tedy k finančním úsporám.

Všude tam, kde je „plus“, je třeba počítat i s „mínusem“. Železné produkty se rozpadají rychleji než niklové produkty. Navíjení drátu do spirály ve fechralech nastává pouze v zahřátém stavu (do +300˚С) a již při +600˚С začíná rekrystalizace, což negativně ovlivňuje dobu trvání ohřívačů. Vzduchová oxidace materiálů obsahujících Fe je silnější a rychlejší než u niklových protějšků.

Proto, když jsou tepelné procesy omezeny na +1200˚С (zřídka +1400˚С), lze zvolit železný drát, zvláště když se jeho provoz předpokládá v prostředí obsahujícím síru nebo keramiku z oxidu hlinitého. Ohřívače fechral však budete muset aktualizovat častěji.

Drát obsahující nikl je z dobrého důvodu dražší. Je přijatelnější pro různé tepelné provozní podmínky, je méně znečišťován zplodinami hoření na povrchu. Každý si vybere sám, co je pro něj výhodnější: snížená cena za pořízení topidla nebo delší doba jeho provozu.

Přihláška, formulář na prodej, cena

Nichrom je žádaný v pecích na sušení a pražení, v elektrických sporákech, ve výparnících produktů pro vapery, v systémech ohřevu vzduchu a vody, v elektrických sporákech. Používá se k výrobě konektorů, reostatů a dalších produktů provozovaných v podmínkách zvýšené složitosti.

Vyrábějí fechralový a nichromový drát ve formě vinutého drátu a za studena tažené nitě. Průměr 0,01-1cm. Výrobní sortiment doplňují tyče válcované za tepla, pásy válcované za studena a zploštěné, kruhové polotovary.

ČTĚTE VÍCE
Musím povrch před aplikací hydroizolace napenetrovat?

Při pokojové teplotě je plasticita Fechralu o 5-10 % nižší než u Nichrome. Nichrome také vede s dočasnou odolností vůči pevnosti v tahu.

Fechral je tvrdší, takže je obtížnější mu dát požadovaný tvar (při navíjení do spirály je potřeba zahřátí).

Zvýšení teploty nad +1200˚С negativně ovlivňuje stabilitu železného drátu. Nichrom nemění svůj krystalický stav při tepelné hodnotě do +1200˚С, a proto je vhodný pro delší výrobní procesy.

Formát ceny je následující: nikl je 10krát dražší než železo a rozdíl v nákupu slitin je více než 300%. Při nákupu topidel je však nutné vzít v úvahu nejen finanční ukazatel, ale také podmínky použití, trvanlivost používání. V některých případech má rychlé opotřebení, odstavení pece za následek značné náklady, takže by bylo správnější zastavit se u nichromových tepelných produktů než u Fechralu.

Můžete také studovat vlastnosti jiných slitin, do kterých je hliník přidán. Zvyšuje odolnost proti okují a poskytuje zvýšenou stabilitu při zachování podmínek výpalu (sušení, slinování) a při změnách teplotní fáze.

Co udělat pro přesnou montáž a profesionální výrobu

Nyní máte přesnou představu o tom, co jsou fechralové a nichromové vodivé ohřívače. Jejich počet lze vypočítat na dlouhou dobu a pečlivě pomocí vzorců. A bude rychlejší dokončit výběr, pokud použijete ten zveřejněný na webu kalkulačka. A pokud se ponoříte do výpočtů, vezmete v úvahu související provozní faktory, pak vám kalkulačka a výše uvedené vzorce stačit nebudou.

V tomto případě zveme kontaktujte přímo naše odborníkykteří, mající dlouholeté zkušenosti, budou nejpřesněji pracovat s parametry navržených topidel. Po obdržení všech vypočítaných komponentů individuálně vyrobíme topidla, která plně prokážou svůj výkon.

výpočet ohřívače drátu

Firma Elektronagrev vyrábí topidla na bázi drátěných nebo páskových (nichrome/fechral) topných těles. Dnes vyrábíme drátěné ohřívače pro vysokoteplotní odporové pece. Na topné zařízení platí následující požadavky:

nízký koeficient odporu;

odolnost vůči změnám teploty.

Nejčastěji se pro odporové pece používají slitiny nichromu o složení X20N80, X20N80-N aj., fechralové slitiny X23Yu5T, X23Yu5 aj. Ohřívače nichrom a fechral mají technologické a výrobní rozdíly v použití, instalaci a provozu.

Parametry drátěného ohřívače pro tepelné pece můžete vypočítat pomocí několika příkladů, které jsou založeny na různých úkolech a stávajících charakteristikách instalace pece a aktuální fáze. Nejprve přistoupíme k nejprimitivnějšímu úkolu, vypočítáme takové charakteristiky, jako je průměr a délka spirálového drátěného ohřívače pro pec, pro kterou již byl stanoven provozní výkon.

Příklad výpočtu potřebných parametrů nichromového drátového ohřívače označeného X20N80 pomocí poskytnutých parametrů:

Topný výkon P = 1200 W;

Síťové napájecí napětí U = 230 V;

Přívod teploty topného tělesa – 500 °C.

1. Nejprve je třeba vypočítat procházející nebo vypočítanou sílu proudu pomocí vzorce:

I=P/U=1200/230=5.2 A,

2. Poté musíte vypočítat odpor ohřívače:

R=U/I=230/5.2=44 Ohm.

Po výpočtu proudové síly vypočítáme požadovaný průměr drátu. Pro topné těleso přenášející proud větší než 6 Ampér, na základě tabulkových údajů musí mít drát průměr průřezu 0,55 mm. Proto podle aktuálních parametrů, které jsme počítali v 5.2 A a provozní teplota v 800 ° C Topný drát musí mít průměr min 0,6 mm, a jeho průřez je plocha 0,283 mXNUMX.

ČTĚTE VÍCE
Jak bezdrátově sledovat filmy z notebooku na televizi?

Základním pravidlem pro výpočet průměru ohřívače drátu je vybrat drát, který má proudovou sílu ne menší, než je vypočtená podle daného vzorce. Ale také stojí za to připomenout, že pro minimální spotřebu topného materiálu je nutné vybrat drátěný prvek s nejbližšími údaji o síle procházejícího proudu.

Dále provedeme výpočty na základě délky topného tělesa:

A podle toho vypočítáme délku samotného ohřívače drátu:

l = R • S / ρ = 44 • 0,283 / 1,11 = 9.43 m.

V uvedeném příkladu výpočtu funkci topného tělesa plní drát z nichromové slitiny o průměru 0,6 mm. Podle GOST 12766.1-90 má hodnota elektrického odporu nichromového drátu třídy X20N80 následující indikátory:

1,1 Ohm • mm2/m (ρ = 1,1 Ohm • mm2/m).

Výsledek výpočtů ukazuje, že požadovaná délka nichromového drátu je 9.43 m s průměrem – 0,6 mm.

Následující výpočet parametrů je považován za složitější. V této fázi již bereme v úvahu další technické vlastnosti ohřívačů. Výpočet bude proveden jako příklad s použitím elektrické pece. Jako počáteční údaje bereme vnitřní parametry instalace pece.

1. První věc, kterou musíte udělat, je vypočítat objem komory uvnitř trouby. V tomto případě si vezměme h = 520 mm, d = 420 mm a l = 420 mm (výška, šířka a hloubka). Tím získáme objem V = v • d • l = 520 • 420 • 420 = 92 • 10 6 mm

2. Dále musíte určit výkon, který má trouba produkovat. Síla se určuje podle pravidla. Objem elektrické trouby 30 – 100 litrů má specifický výkon 100 W/l. Výkon ohřívače pro takovou instalaci by se měl vypočítat pomocí následujícího vzorce: P = 100 • 92 = 9200 W = 9.2 kW.

Stojí za zmínku, že s mocí 5-10 kW Ohřívače se obvykle vyrábějí jednofázové. Při vysokých výkonech, aby bylo zajištěno rovnoměrné zatížení sítě, jsou ohřívače vytvořeny jako třífázové.

3. Poté musíte pomocí vzorce najít proud procházející ohřívačem I=P/U.

K vyřešení tohoto produkčního úkolu můžete použít jednu ze dvou metod připojení:

Do domácí jednofázové sítě – U = 230 V;

Do průmyslové sítě třífázového proudu – U = 230 V (mezi nulovým vodičem a fází) popř

U = 380 V (mezi dvěma libovolnými fázemi proudu).

Jednofázová síť (domácnost).

I = P/U = 9200/230 = 40 A – vypočítáme průtok proudu, který projde ohřívačem.

Dále musíme zjistit odpor odporového ohřívače pracujícího v odporové peci.

R = U/I = 230/40 = 5.75 Ohm.

schéma zapojení 1

Třífázová průmyslová síť

V této síti je proudová zátěž rozložena rovnoměrně do všech dostupných fází, tj 9.2 / 3 = 3.1 kW pro každou fázi. Na základě toho chápeme, že musíme mít k dispozici tři topidla. Poté byste měli zvolit metodu, kterou provedeme připojení. Existují dva způsoby připojení ohřívačů k vyřešení tohoto problému: „STAR“ nebo „TRIANGLE“.

ČTĚTE VÍCE
Kolik stojí výměna vypouštěcí hadice v pračce?

Při zapojení podle typu „STAR“ je ohřívač zapojen mezi fází a nulou. Napětí na připojovacích svorkách ohřívače bude U = 230 V.

Proud procházející ohřívačem je

I = P/U = 3100/230 = 13.5 A.

Odpor jednoho ohřívače –

R = U/I = 230/13.5 = 17.04 Ohmů.

schéma zapojení 2

Při připojení typu „TRIANGLE“ je ohřívač zapojen mezi dvě fáze. Napětí na koncích topného článku bude U = 380 V.

Proud procházející ohřívačem je

I = P/U = 3100/380 = 8.16 A.

Výpočet odporu jednoho ze tří ohřívačů –

R = U/I = 380/ 8.16 = 46.6 Ohm.

schéma zapojení 3

Po výpočtu odporu je nutné zvolit průměr a délku drátu. Než však začnete tento problém řešit, budete muset najít hodnoty měrného povrchového výkonu ohřívače, tj. výkon, který se uvolňuje na jednotku plochy.

Velikost povrchového výkonu topného zařízení je ovlivněna několika faktory:

Počáteční teplota vytápěného objektu;

Parametry topného zařízení.

Pro každý materiál v závislosti na požadovaném tepelném zpracování existuje konkrétní přípustná hodnota plošného výkonu. Tyto hodnoty lze určit pomocí speciálních tabulek nebo grafů.

Pro pece napájející vysoké teploty (více než 700 – 800° C) přípustný plošný výkon W/m2 je roven βadd = βeff • α, kde βeff je plošný výkon ohřívačů v závislosti na teplotě teplonosného média [W/m2], α je koeficient účinnosti sálání.

βeff se vybírá pomocí speciální tabulky.

Pokud má trouba nízkou teplotu (teplota nižší než 200 – 300° C), pak lze přípustný povrchový výkon považovat za rovný (4 – 6) • 104 W/m2 .

Předpokládejme, že teplota ohřívače je 900 °C a chceme ohřát obrobek na teplotu 800 ° C. Poté pomocí tabulek vybereme βeff = 2.65 W/cm2, α = 0,2, βadd = βeff • α = 2.65 • 0,2 = 0.53 W/cm2=0.53 • 10 4 W/m2.

Po určení přípustného plošného výkonu ohřívače je nutné zjistit jeho průměr (u drátových ohřívačů) nebo šířku a tloušťku (u páskových ohřívačů) a také jeho délku. Průměr drátu lze určit pomocí následujícího vzorce:

výpočet 1

Délku drátu lze určit pomocí následujícího vzorce:

výpočet 2

Na základě existujících dat můžete snadno určit připojení k síti jednofázového a třífázového proudu. Okamžitě můžete naznačit, že „hvězda“ vyžaduje drát s větším průměrem než „trojúhelník“, aby byla zajištěna energie 9.2 kW. V tomto případě by měla být délka drátu při připojení pomocí typu „Star“ kratší než u typu „Trojúhelník“ a požadovaná hmotnost je naopak větší.

Chcete-li použít vypočítaný nichromový drát, musíte z něj vytvořit spirálu. Předpokládá se, že průměry topné spirály jsou rovné:

D = (7 ÷ 10) ⋅ d – pro slitiny niklu a chrómu.

D = (4÷6) ⋅d – pro chrom-hliníkové slitiny.

Aby se zabránilo přehřívání, musí být spirála natažena tak, aby vzdálenost mezi závity byla jedenapůlkrát větší než stávající průměr samotného topného tělesa. Za připomenutí také stojí, že kromě drátu lze jako ohřívače použít i pásku. Kromě výběru velikosti drátu stojí za to zvážit materiál ohřívače, typ a umístění.