Elektrinės viryklės nikelio spiralė yra 5 m ilgio. Elektrinės viryklės nikelio spiralė buvo pakeista nichromine

Nichromą 1905 m. išrado Albertas Marshas, ​​sujungęs nikelį (80 %) ir chromą (20 %). Šiandien yra apie dešimt įvairių markių lydinių modifikacijų. Aliuminis, manganas, geležis, silicis, titanas, molibdenas ir kt. dedami kaip papildomos legiravimo priemaišos. Dėl savo išskirtinių savybių šis metalas plačiai naudojamas elektros įrangos gamyboje.

Pagrindinės nichromo savybės

Nichromas skiriasi:

• didelis atsparumas karščiui. Esant aukštai temperatūrai, jo mechaninės savybės nekinta;
• plastiškumas, leidžiantis iš lydinio gaminti nichromines spirales, laidus, juostas, siūlus;
• apdorojimo paprastumas. Gaminiai iš nichromo yra gerai suvirinti ir štampuoti;
• didelis atsparumas korozijai įvairiose aplinkose.
• Atsparumas nichromui yra didelis.

Pagrindinės savybės

• Tankis 8200-8500 kg/m3.
• Nichromo lydymosi temperatūra yra 1400 C.
• Maksimali darbinė temperatūra yra 1100°C.
• Stiprumas - 650-700 MPa.
• Nichromo savitoji varža yra 1,05–1,4 omo.

Nichromo vielos žymėjimas

Nichromo viela yra puiki medžiaga įvairiems elektriniams šildymo elementams, kurie naudojami beveik visose pramonės šakose. Beveik kiekviename buitiniame šildymo įrenginyje yra elementai, pagaminti iš nichromo.

Vielos žymėjimas raidėmis:

• „H“ - paprastai naudojamas šildymo elementuose.
• "C" - naudojamas atsparumo elementuose.
• „TEN“ - skirtas vamzdiniams elektriniams šildytuvams.

Pagal vidaus standartus yra keletas pagrindinių prekių ženklų:

• Dvigubas laidas X20N80. Į lydinio sudėtį įeina: nikelis - 74%, chromas - 23%, taip pat po 1% geležies, silicio ir mangano.
• Trivietis X15N60. Lydinys susideda iš 60% nikelio ir 15% chromo. Trečias komponentas yra geležis (25%). Lydinio prisotinimas geležimi leidžia žymiai sumažinti nichromo kainą, kurio kaina yra gana didelė, ir tuo pačiu išlaikyti jo atsparumą karščiui. Be to, padidėja jo apdirbamumas.
• Pigiausias nichromo variantas yra X25N20. Tai daug geležies turintis lydinys, kurio mechaninės savybės išlaikomos, tačiau darbinė temperatūra ribojama iki 900°C.

Nichromo taikymas

Dėl aukštos kokybės ir unikalių savybių nichromo gaminiai gali būti naudojami ten, kur reikalingas patikimumas, stiprumas ir atsparumas chemiškai agresyviai aplinkai ir labai aukštai temperatūrai.

Nichromo spiralės ir viela yra neatsiejama beveik visų tipų šildymo prietaisų dalis. Nichromo yra skrudintuvuose, kepyklose, šildytuvuose ir orkaitėse. Lydinys taip pat buvo pritaikytas rezistoriuose ir reostatuose, veikiančiuose esant dideliam karščiui. Nichromo taip pat galima įsigyti elektros lempose ir lituokliuose. Nichromo spiralės pasižymi atsparumu karščiui ir dideliu atsparumu, todėl jas galima naudoti aukštos temperatūros džiovinimo ir deginimo krosnyse.

Taip pat naudojamas nichromo laužas. Jis ištirpsta, o medžiaga vėl naudojama. Chemijos laboratorijose naudojamas nikelio ir chromo lydinys. Ši kompozicija nereaguoja su dauguma šarmų ir rūgščių. Elektroninėse cigaretėse naudojamos deformuotos nichromo kaitinimo ritės.

Palyginti su anksčiau šiems tikslams naudota geležimi, nichromo gaminiai yra saugesni, nekibirkščiuoja, nerūdija ir neturi išsilydžiusių vietų.

Nichromo lydymosi temperatūra yra 1400°C, todėl gaminant nejaučiamas pašalinis kvapas ar garai.

Inžinieriai vis dar tiria unikalias šios medžiagos savybes, nuolat plečia jos taikymo sritį.

Namuose iš nichromo vielos gaminama savadarbė įranga, siaurapjūkliai ir pjaustytuvai, tokie kaip, pavyzdžiui, putplasčio ar medžio pjovimo staklės, lituoklis, malkomis kūrenamas įrenginys, suvirinimo aparatai, buitiniai šildytuvai ir kt.

Populiariausi laidai yra X20H80 ir X15H60.

Kur galima nusipirkti nichromo vielos?

Šis gaminys parduodamas ritiniais (ritėmis, ritėmis) arba juostos pavidalu. Nichromo vielos skerspjūvis gali būti ovalo, apskritimo, kvadrato arba trapecijos formos, skersmuo svyruoja nuo 0,1 iki 1 milimetro.

Kur galiu gauti arba nusipirkti nichromo gaminių? Siūlome apsvarstyti dažniausiai pasitaikančius ir galimus variantus:

1. Visų pirma, galite susisiekti su organizacija, kuri gamina šiuos produktus ir pateikti užsakymą. Tikslų tokių įmonių adresą galite sužinoti specialiuose prekių ir paslaugų informacijos staluose, kurie yra beveik visuose didžiuosiuose miestuose ir miesteliuose. Operatorius galės pasakyti, kur jį nusipirkti ir suteikti telefono numerį. Be to, informaciją apie tokių produktų asortimentą galima rasti oficialiose gamintojų svetainėse.
2. Nichromo gaminių galite įsigyti specializuotose parduotuvėse, pavyzdžiui, parduodančiose radijo komponentus, meistrams skirtas medžiagas, tokias kaip „Įgudusios rankos“ ir kt.


3. Pirkite iš privačių asmenų, parduodančių radijo komponentus, atsargines dalis ir kitus metalo gaminius.
4. Bet kurioje techninės įrangos parduotuvėje.
5. Rinkoje galite nusipirkti seną įrenginį, pavyzdžiui, laboratorinį reostatą, ir paimti nichromą.
6. Nichromo vielos galima rasti ir namuose. Pavyzdžiui, iš to gaminama elektrinės viryklės spiralė.

Jei reikia pateikti didelį užsakymą, tada tinkamiausias pirmasis variantas. Jei jums reikia nedidelio kiekio nichromo vielos, tokiu atveju galite atsižvelgti į visus kitus sąrašo elementus. Pirkdami būtinai atkreipkite dėmesį į ženklinimą.

Nichromo spiralinė apvija

Šiandien nichromo spiralė yra vienas iš pagrindinių daugelio šildymo prietaisų elementų. Po aušinimo nichromas gali išlaikyti savo plastiškumą, todėl iš tokios medžiagos pagamintą spiralę galima lengvai nuimti, pakeisti formą arba prireikus pakoreguoti iki tinkamo dydžio. Spiralės vyniojimas pramoninėmis sąlygomis atliekamas automatiškai. Namuose taip pat galite atlikti rankinį apviją. Pažiūrėkime atidžiau, kaip tai padaryti.

Jei gatavos nichromo spiralės parametrai darbinėje būsenoje nėra pernelyg svarbūs, apvijos metu galite apskaičiuoti, taip sakant, „iš akies“. Norėdami tai padaryti, turėtumėte pasirinkti reikiamą apsisukimų skaičių, priklausomai nuo nichromo laido įkaitimo, periodiškai įtraukdami spiralę į tinklą ir sumažindami arba padidindami posūkių skaičių. Ši vyniojimo procedūra yra labai paprasta, tačiau tai gali užtrukti gana daug laiko, o dalis nichromo išeikvojama.

Norėdami padidinti spiralinės apvijos skaičiavimų paprastumą ir tikslumą, galite naudoti specialų internetinį skaičiuotuvą.

Apskaičiavę reikiamą apsisukimų skaičių, galite pradėti vynioti jį ant strypo. Nepjaudami laido, turėtumėte atsargiai prijungti nichromo spiralę prie įtampos šaltinio. Tada patikrinkite spiralės vyniojimo skaičiavimų teisingumą. Svarbu atsižvelgti į tai, kad uždaro tipo spiralėms apvijos ilgis turėtų būti padidintas trečdaliu skaičiuojant gautos vertės.

Norint užtikrinti vienodą atstumą tarp gretimų posūkių, reikia suvynioti du laidus: vieną - nichromo, antrą - bet kokį varį arba aliuminį, kurio skersmuo yra lygus reikiamam tarpui. Kai apvija bus baigta, pagalbinis laidas turi būti atsargiai suvyniotas.

Nichromo kaina

Vienintelis nichromo trūkumas yra kaina. Taigi, dviejų komponentų lydinys, perkamas mažmeninėje prekyboje, yra maždaug 1000 rublių už kilogramą. Nichromo antspaudų su ligatūra kaina yra apie 500-600 rublių.

Išvada

Renkantis nichromo gaminius, būtina atsižvelgti į duomenis apie dominančio gaminio cheminę sudėtį, jo elektrinį laidumą ir varžą, fizines skersmens charakteristikas, skerspjūvį, ilgį ir kt. Taip pat svarbu pasiteirauti apie atitiktį dokumentacija. Be to, jūs turite sugebėti vizualiai atskirti lydinį nuo jo, taip sakant, „konkurentų“. Tinkamas medžiagos pasirinkimas yra elektros inžinerijos patikimumo raktas.

fb.ru

UŽDUOTŲ PAVYZDŽIAI

1 dalis

1. Srovė laidininke buvo padvigubinta. Kaip pasikeis jame išsiskiriančios šilumos kiekis per laiko vienetą, jei laidininko varža išliks pastovi?

1) padidės 4 kartus
2) sumažės 2 kartus
3) padidės 2 kartus
4) sumažės 4 kartus

2. Elektrinės viryklės spiralės ilgis sumažėjo 2 kartus. Kaip pasikeis šilumos kiekis, išsiskiriantis spirale per laiko vienetą, esant pastoviai tinklo įtampai?

1) padidės 4 kartus
2) sumažės 2 kartus
3) padidės 2 kartus
4) sumažės 4 kartus

3. Rezistoriaus varža (R_1) yra keturis kartus mažesnė už rezistoriaus varžą (R_2). Dabartinis darbas rezistoriuje 2

1) 4 kartus daugiau nei 1 rezistoriuje
2) 16 kartų daugiau nei 1 rezistoriuje
3) 4 kartus mažiau nei 1 rezistoriuje
4) 16 kartų mažiau nei 1 rezistoriuje

4. Rezistoriaus varža (R_1) yra 3 kartus didesnė už rezistoriaus varžą (R_2). Šilumos kiekis, kuris bus išleistas rezistoriuje 1

1) 3 kartus daugiau nei 2 rezistoriuje
2) 9 kartus daugiau nei 2 rezistoriuje
3) 3 kartus mažiau nei 2 rezistoriuje
4) 9 kartus mažiau nei 2 rezistoriuje

5. Grandinė surenkama iš srovės šaltinio, lemputės ir plonos geležinės vielos, sujungtos nuosekliai. Lemputė švies ryškiau, jei

1) vielą pakeiskite plonesne geležine
2) sumažinti laido ilgį
3) sukeiskite laidą ir lemputę
4) pakeiskite geležinę vielą nichromu

6. Paveikslėlyje parodyta juostinė diagrama. Tai rodo įtampos vertes dviejų tos pačios varžos laidininkų (1) ir (2) galuose. Palyginkite šių laidininkų dabartinio darbo reikšmes (A_1) ir (A_2) tuo pačiu metu.

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

7. Paveikslėlyje parodyta juostinė diagrama. Tai rodo srovės reikšmes dviejuose tos pačios varžos laiduose (1) ir (2). Palyginkite šių laidininkų srovės darbo vertes (A_1) ir (A_2) tuo pačiu metu.

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

8. Jei naudojate 60 ir 100 W galios lempas liustra, kad apšviestumėte kambarį, tada

A. Didelė srovė bus 100 W lempoje.
B. 60 W lempa turi didesnę varžą.

Šie teiginiai yra teisingi:

1) tik A
2) tik B
3) ir A, ir B
4) nei A, nei B

9. Elektrinė viryklė, prijungta prie nuolatinės srovės šaltinio, sunaudoja 108 kJ energijos per 120 s. Kokia srovės stipris plytelių spiralėje, jei jos varža yra 25 omai?

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

10. 5 A srovės elektrinė viryklė sunaudoja 1000 kJ energijos. Per kiek laiko srovė praeina per plytelės spiralę, jei jos varža yra 20 omų?

1) 10 000 sek
2) 2000 m
3) 10 s
4) 2 s

11. Elektrinės viryklės nikelio spiralė buvo pakeista tokio pat ilgio ir skerspjūvio ploto nichromine. Nustatykite fizikinių dydžių ir galimų jų pokyčių atitiktį, kai plytelė yra prijungta prie elektros tinklo. Užrašykite pasirinktus skaičius lentelėje po atitinkamomis raidėmis. Skaičiai atsakyme gali kartotis.

FIZINIS KIEKIS
A) spiralės elektrinė varža
B) elektros srovės stipris spiralėje
B) plytelių suvartojama elektros energija

POKYČIŲ POBŪDIS
1) padidėjo
2) sumažėjo
3) nepasikeitė

12. Nustatykite fizikinių dydžių ir formulių, pagal kurias šie dydžiai nustatomi, atitiktį. Užrašykite pasirinktus skaičius lentelėje po atitinkamomis raidėmis.

FIZINIS KIEKIS
A) dabartinis darbas
B) srovės stiprumas
B) srovės galia

FORMULĖS
1) (frac(q)(t)).
2) (qU).
3) (frac(RS)(L)).
4) (UI).
5) (frak(U)(I)).

2 dalis

13. Šildytuvas nuosekliai jungiamas su 7,5 omo varžos reostatu tinkle, kurio įtampa 220 V. Kokia šildytuvo varža, jei elektros srovės galia reostate yra 480 W?

Šiame straipsnyje pateikiama pagrindinė informacija apie medžiagas, kurios dažniausiai naudojamos šildytuvų gamyboje elektrinės orkaitės, taip pat jų skaičiavimo metodai ir pavyzdžiai (elektrinių krosnių šildytuvų skaičiavimas).

Šildytuvai. Medžiagos šildytuvų gamybai

Reikalavimai šildytuvams

• Šildytuvai turi turėti pakankamą atsparumą karščiui (atsparumą nuo skalės) ir atsparumą karščiui. Atsparumas karščiui – mechaninis stiprumas aukštoje temperatūroje. Atsparumas karščiui – metalų ir lydinių atsparumas dujų korozijai aukštoje temperatūroje (atsparumo karščiui ir atsparumo karščiui savybės plačiau aprašytos puslapyje).
• Šildytuvas elektrinėje krosnyje turi būti pagamintas iš medžiagos, turinčios didelę elektrinę varžą. Paprasčiau tariant, kuo didesnė medžiagos elektrinė varža, tuo labiau ji įkaista. Todėl, jei imsite mažesnės varžos medžiagą, jums reikės ilgesnio ir mažesnio skerspjūvio ploto šildytuvo. Ne visada įmanoma į orkaitę įdėti pakankamai ilgą šildytuvą. Taip pat verta atsižvelgti į tai, kuo didesnis laido, iš kurio pagamintas šildytuvas, skersmuo, tuo ilgesnis jo tarnavimo laikas . Didelės elektrinės varžos medžiagų pavyzdžiai yra chromo-nikelio lydinys, geležies-chromo-aliuminio lydinys, kurie yra tikslūs lydiniai, turintys didelę elektrinę varžą.
• Žemos temperatūros atsparumo koeficientas yra esminis veiksnys renkantis medžiagą šildytuvui. Tai reiškia, kad pasikeitus temperatūrai, medžiagos elektrinė varža šildytuvas nelabai keičiasi. Jei elektros varžos temperatūros koeficientas yra didelis, norint įjungti krosnį šaltoje būsenoje, reikia naudoti transformatorius, kurie iš pradžių suteikia sumažintą įtampą.
• Šildytuvų medžiagų fizinės savybės turi būti pastovios. Kai kurios medžiagos, pavyzdžiui, karborundas, kuris yra nemetalinis šildytuvas, laikui bėgant gali pakeisti savo fizines savybes, ypač elektrinę varžą, o tai apsunkina jų veikimo sąlygas. Elektrinei varžai stabilizuoti naudojami transformatoriai su daugybe pakopų ir įtampos diapazonu.
• Metalo medžiagos turi turėti geras technologines savybes, būtent plastiškumą ir suvirinamumą, kad iš jų būtų galima gaminti viela, juosta, o iš juostos - sudėtingos konfigūracijos šildymo elementai. Taip pat šildytuvai gali būti pagaminti iš nemetalų. Nemetaliniai šildytuvai presuojami arba formuojami į gatavą gaminį.

Medžiagos šildytuvų gamybai

Aukščiau išvardyti lydiniai pasižymi geromis karščio atsparumo ir atsparumo karščiui savybėmis, todėl gali veikti aukštoje temperatūroje. Gerai karščiui atsparus suteikia apsauginę chromo oksido plėvelę, kuri susidaro ant medžiagos paviršiaus. Plėvelės lydymosi temperatūra yra aukštesnė už paties lydinio lydymosi temperatūrą, kaitinant ir vėsinant ji nesutrūkinėja.

Leiskite mums pateikti lyginamąjį nichromo ir fechralio aprašymą.
Nichromo privalumai:

• geros mechaninės savybės tiek žemoje, tiek aukštoje temperatūroje;
• lydinys yra atsparus šliaužimui;
• turi geras technologines savybes – plastiškumą ir suvirinamumą;
• gerai apdorotas;
• nesensta, yra nemagnetinis.

• didelė nikelio kaina - vienas iš pagrindinių lydinio komponentų;
• žemesnė darbo temperatūra, palyginti su fechral.

• pigesnis lydinys, palyginti su nichromu, nes nėra;
• turi geresnį atsparumą karščiui lyginant su nichromu, pvz., fechral X23Yu5T gali veikti iki 1400 °C temperatūroje (1400 °C yra maksimali darbinė temperatūra šildytuvui iš vielos Ø 6,0 mm ar daugiau; Ø 3,0 - 1350 °C; Ø 1,0 - 1225 °C; Ø 0,2 - 950 °C).

• trapus ir silpnas lydinys, šios neigiamos savybės ypač išryškėja lydinį palaikius aukštesnėje nei 1000 °C temperatūroje;
• nes Kadangi fechralyje yra geležies, šis lydinys yra magnetinis ir gali rūdyti drėgnoje atmosferoje esant normaliai temperatūrai;
• turi mažą atsparumą šliaužimui;
• sąveikauja su šamoto pamušalu ir geležies oksidais;
• Eksploatacijos metu fechraliniai šildytuvai žymiai pailgėja.

Pastaruoju metu buvo sukurti Kh15N60Yu3 ir Kh27N70YUZ tipų lydiniai, t.y. pridedant 3% aliuminio, kuris žymiai pagerino lydinių atsparumą karščiui, o nikelio buvimas praktiškai pašalino geležies-chromo-aliuminio lydinių trūkumus. Lydiniai Kh15N60YUZ, Kh27N60YUZ nesąveikauja su šamotu ir geležies oksidais, yra gana gerai apdoroti, mechaniškai stiprūs ir netrapūs. Maksimali X15N60YUZ lydinio darbinė temperatūra yra 1200 °C.

Be minėtų lydinių nikelio, chromo, geležies ir aliuminio pagrindu, šildytuvų gamybai naudojamos ir kitos medžiagos: ugniai atsparūs metalai, taip pat nemetalai.

Iš nemetalų šildytuvų gamybai naudojamas karborundas, molibdeno disilicidas, anglis ir grafitas. Karborundo ir molibdeno disilicidiniai šildytuvai naudojami aukštos temperatūros krosnyse. Krosnyse su apsaugine atmosfera naudojami anglies ir grafito šildytuvai.

Iš ugniai atsparių medžiagų kaip šildytuvai gali būti naudojami tantalas ir niobis. Aukštos temperatūros vakuuminėse krosnyse ir krosnyse su apsaugine atmosfera jie naudojami molibdeno šildytuvai Ir volframas. Molibdeno šildytuvai gali veikti iki 1700 °C vakuume ir iki 2200 °C apsauginėje atmosferoje. Šis temperatūrų skirtumas susidaro dėl molibdeno išgaravimo vakuume aukštesnėje nei 1700 °C temperatūroje. Volframo šildytuvai gali veikti iki 3000 °C. Ypatingais atvejais naudojami šildytuvai iš tantalo ir niobio.

Elektrinių krosnių šildytuvų skaičiavimas

Taip pat būtina nustatyti medžiagą, iš kurios jis turėtų būti pagamintas. šildytuvai(šis punktas straipsnyje neaptariamas). Šiame straipsnyje kaip šildytuvų medžiaga nagrinėjamas chromo-nikelio precizinis lydinys, turintis didelę elektrinę varžą, kuris yra vienas populiariausių kaitinimo elementų gamyboje.

Šildytuvo (nichromo vielos) skersmens ir ilgio nustatymas tam tikrai krosnies galiai (paprastas skaičiavimas)

Šildymo elemento skersmens ir ilgio skaičiavimo pavyzdys

Pradiniai duomenys:
Prietaiso galia P = 800 W; tinklo įtampa U = 220 V; šildytuvo temperatūra 800 °C. Nichromo viela X20N80 naudojama kaip šildymo elementas.

1. Pirmiausia turite nustatyti srovės stiprumą, kuris praeis per šildymo elementą:
I=P/U = 800 / 220 = 3,63 A.

2. Dabar reikia rasti šildytuvo varžą:
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 omas;

3. Remiantis srovės stiprumo reikšme, gauta 1 žingsnyje, praeinant nichromo šildytuvas, reikia pasirinkti vielos skersmenį. Ir šis punktas yra svarbus. Jei, pavyzdžiui, su 6 A srove naudosite 0,4 mm skersmens nichrominę vielą, ji sudegs. Todėl, apskaičiavus srovės stiprumą, iš lentelės reikia pasirinkti tinkamą vielos skersmens reikšmę. Mūsų atveju 3,63 A srovei ir 800 °C šildytuvo temperatūrai pasirenkame nichrominę vielą, kurios skersmuo d = 0,35 mm ir skerspjūvio plotas S = 0,096 mm2.

Bendra vielos skersmens pasirinkimo taisyklė galima suformuluoti taip: reikia parinkti laidą, kurio leistinoji srovės stipris būtų ne mažesnis už skaičiuojamąją srovės stiprumą, einantį per šildytuvą. Norint sutaupyti šildytuvo medžiagą, reikėtų rinktis artimiausios didesnės (nei apskaičiuotos) leistinos srovės stiprio laidą..

1 lentelė

• jei šildytuvai yra šildomo skysčio viduje, tada apkrova (leistina srovė) gali būti padidinta 1,1 - 1,5 karto;
• esant uždaram šildytuvų išdėstymui (pavyzdžiui, kamerinėse elektrinėse krosnyse), apkrovą reikia sumažinti 1,2 - 1,5 karto (storesnei vielai imamas mažesnis koeficientas, plonesnei – didesnis).

Taigi gauname šildytuvo ilgį:
l = R S / ρ = 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 m.

Šiame pavyzdyje kaip šildytuvas naudojama nichromo viela Ø 0,35 mm. Pagal "Laidas pagamintas iš tikslių lydinių, turinčių didelę elektrinę varžą. Techninės specifikacijos" vardinė nichromo vielos X20N80 elektrinės varžos vertė yra 1,1 omo mm 2 / m ( ρ = 1,1 Ohm mm 2 / m), žr. lentelę. 2.

Skaičiavimų rezultatas – reikalingas nichrominės vielos ilgis, kuris yra 5,3 m, skersmuo – 0,35 mm.

2 lentelė

Tam tikros krosnies šildytuvo (nichromo vielos) skersmens ir ilgio nustatymas (išsamus skaičiavimas)

1. Pirmas dalykas, kurį reikia padaryti, yra apskaičiuoti kameros tūrį orkaitės viduje. Šiuo atveju imkime h = 490 mm, d = 350 mm ir l = 350 mm (atitinkamai aukštis, plotis ir gylis). Taigi gauname tūrį V = h d l = 490 · 350 · 350 = 60 · 10 6 mm 3 = 60 l (tūrio matas).

2. Tada turite nustatyti galią, kurią orkaitė turėtų gaminti. Galia matuojama vatais (W) ir nustatoma pagal nykščio taisyklė: elektrinei orkaitei, kurios tūris 10 - 50 litrų, savitoji galia yra 100 W/l (vatų vienam litrui tūrio), 100 - 500 litrų tūriui - 50 - 70 W/l. Paimkime konkrečią 100 W/l atitinkamos krosnies galią. Taigi, elektrinės krosnies šildytuvo galia turėtų būti P = 100 · 60 = 6000 W = 6 kW.

Verta paminėti, kad su 5-10 kW galia šildytuvai dažniausiai gaminami vienfaziai. Esant didelėms galioms, kad būtų užtikrintas tolygus tinklo apkrovimas, šildytuvai gaminami trifaziai.

3. Tada reikia rasti srovę, einanti per šildytuvą I=P/U , Kur P - šildytuvo galia, U - šildytuvo įtampa (tarp jo galų) ir šildytuvo varža R=U/I .

Gali būti du prisijungimo prie elektros tinklo variantai:

• prie vienfazio buitinio tinklo - tada U = 220 V;
• prie pramoninio trifazio srovės tinklo - U = 220 V (tarp nulinio laido ir fazės) arba U = 380 V (tarp bet kurių dviejų fazių).

I=P/U = 6000 / 220 = 27,3 A - srovė, einanti per šildytuvą.
Toliau reikia nustatyti krosnies šildytuvo atsparumą.
R=U/I = 220 / 27,3 = 8,06 Ohm.

1 pav. Laidinis šildytuvas vienfazio srovės tinkle

Reikalingos vielos skersmens ir jo ilgio reikšmės bus nustatytos šios dalies 5 punkte.

Su tokio tipo jungtimi apkrova paskirstoma tolygiai per tris fazes, t.y. 6/3 = 2 kW vienai fazei. Taigi mums reikia 3 šildytuvų. Toliau reikia pasirinkti šildytuvų (apkrovų) tiesioginio prijungimo būdą. Gali būti 2 būdai: „STAR“ arba „TRIANGLE“.

Verta paminėti, kad šiame straipsnyje pateiktos srovės stiprumo apskaičiavimo formulės ( aš ) ir pasipriešinimas ( R ) trifaziam tinklui nėra parašyti klasikine forma. Tai daroma siekiant neapsunkinti šildytuvų skaičiavimo medžiagos pateikimo su elektros terminais ir apibrėžimais (pavyzdžiui, fazinės ir tiesinės įtampos ir srovės bei ryšiai tarp jų nepaminėti). Klasikinį trifazių grandinių skaičiavimo metodą ir formules galima rasti specializuotoje literatūroje. Šiame straipsnyje kai kurios matematinės transformacijos, atliktos naudojant klasikines formules, yra paslėptos nuo skaitytojo, ir tai neturi jokios įtakos galutiniam rezultatui.

Jungiant "STAR" tipošildytuvas yra prijungtas tarp fazės ir nulio (žr. 2 pav.). Atitinkamai, įtampa šildytuvo galuose bus U = 220 V.
I=P/U = 2000 / 220 = 9,10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 omo.

2 pav. Laidinis šildytuvas trifazio srovės tinkle. STAR ryšys

Jungiant "TRIANGLE" tipąšildytuvas jungiamas tarp dviejų fazių (žr. 3 pav.). Atitinkamai, įtampa šildytuvo galuose bus U = 380 V.
Srovė, einanti per šildytuvą -
I=P/U = 2000 / 380 = 5,26 A.
Vieno šildytuvo atsparumas -
R=U/I = 380 / 5,26 = 72,2 omų.

3 pav. Laidinis šildytuvas trifazio srovės tinkle. Sujungimas pagal schemą "TRIKAMPIS".

4. Nustačius šildytuvo varžą su atitinkamu prijungimu prie elektros tinklo būtina pasirinkti vielos skersmenį ir ilgį.

Nustatant minėtus parametrus, būtina išanalizuoti specifinė paviršiaus šildytuvo galia, t.y. galia, kuri išleidžiama ploto vienetui. Šildytuvo paviršiaus galia priklauso nuo šildomos medžiagos temperatūros ir nuo šildytuvų konstrukcijos.

Pavyzdys
Iš ankstesnių skaičiavimo taškų (žr. šios pastraipos 3 pastraipą) žinome šildytuvo varžą. 60 litrų krosnelei su vienfaze jungtimi tai yra R = 8,06 omo. Paimkime 1 mm skersmens pavyzdį. Tada, norint gauti reikiamą pasipriešinimą, būtina l = R / ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 m nichromo viela, kur ρ - vardinė 1 m laido elektrinės varžos vertė, [Om/m]. Šio nichromo vielos gabalo masė bus m = l μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 kg = 40 g, kur μ - 1 m vielos masė. Dabar reikia nustatyti 5,7 m ilgio vielos gabalo paviršiaus plotą. S = l π d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 cm 2, kur l – vielos ilgis [cm], d – vielos skersmuo [cm]. Taigi iš 179 cm2 ploto turėtų būti išleista 6 kW. Išspręsdami paprastą proporciją, matome, kad galia išsiskiria iš 1 cm 2 β = P/S = 6000 / 179 = 33,5 W, kur β - šildytuvo paviršiaus galia.

Gauta paviršiaus galia yra per didelė. Šildytuvas ištirps, jei kaitinama iki tokios temperatūros, kuri užtikrintų gautą paviršiaus galios vertę. Ši temperatūra bus aukštesnė už šildytuvo medžiagos lydymosi temperatūrą.

Pateiktame pavyzdyje parodytas neteisingas laido, kuris bus naudojamas gaminant šildytuvą, skersmuo pasirinktas. Šios pastraipos 5 dalyje bus pateiktas teisingo skersmens pasirinkimo pavyzdys.

Kiekvienai medžiagai, priklausomai nuo reikiamos šildymo temperatūros, nustatoma leistina paviršiaus galios vertė. Jį galima nustatyti naudojant specialias lenteles ar grafikus. Šie skaičiavimai naudoja lenteles.

Dėl aukštos temperatūros krosnys(esant aukštesnei nei 700 - 800 °C temperatūrai) leistina paviršiaus galia, W/m2, lygi β papildomas = β eff · α , Kur β eff – šildytuvų paviršiaus galia, priklausomai nuo šilumą priimančios terpės temperatūros [W/m2], α – radiacijos efektyvumo koeficientas. β eff pasirinkta pagal 3 lentelę, α - pagal 4 lentelę.

Jeigu žemos temperatūros orkaitė(temperatūra žemesnė nei 200 - 300 °C), tada leistiną paviršiaus galią galima laikyti lygia (4 - 6) · 10 4 W/m2.

3 lentelė

4 lentelė

Vielos spiralės, pusiau uždaros pamušalo grioveliuose

Vielos spiralės lentynose vamzdeliuose

Vieliniai zigzaginiai (stypiniai) šildytuvai

Tarkime, kad šildytuvo temperatūra yra 1000 °C, o ruošinį norime įkaitinti iki 700 °C. Tada pagal 3 lentelę pasirenkame β eff = 8,05 W/cm2, α = 0,2, β papildomas = β eff · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 W/cm2 = 1,61 · 10 4 W/m2.

5. Nustačius leistiną šildytuvo paviršiaus galią, būtina rasti jo skersmenį(laidiniams šildytuvams) arba plotis ir storis(juostiniams šildytuvams), taip pat ilgio.

Vielos skersmenį galima nustatyti pagal šią formulę: d - vielos skersmuo, [m]; P - šildytuvo galia, [W]; U - įtampa šildytuvo galuose, [V]; β papildomas - leistina šildytuvo paviršiaus galia, [W/m 2 ]; ρ t - šildytuvo medžiagos savitoji varža esant tam tikrai temperatūrai, [Om m].
ρ t = ρ 20 k , Kur ρ 20 - šildytuvo medžiagos savitoji elektrinė varža 20 °C temperatūroje [Om m] k - pataisos koeficientas elektros varžos pokyčiams, priklausomai nuo temperatūros, apskaičiuoti (pagal ).

Vielos ilgį galima nustatyti pagal šią formulę:
l - vielos ilgis, [m].

Pasirinkite vielos skersmenį ir ilgį nichromas X20N80. Šildytuvo medžiagos savitoji elektrinė varža yra
ρ t = ρ 20 k = 1,13 · 10 -6 · 1,025 = 1,15 · 10 -6 Ohm m.

Vienfazis buitinis tinklas
60 litrų krosnelės, prijungtos prie vienfazio namų ūkio tinklo, iš ankstesnių skaičiavimo etapų žinoma, kad krosnelės galia yra P = 6000 W, įtampa šildytuvo galuose - U = 220 V, leistina paviršiaus šildytuvo galia β papildomas = 1,6 · 10 4 W/m2. Tada gauname

Gautas dydis turi būti suapvalintas iki artimiausio didesnio standarto. Standartinius nichromo ir fechralinės vielos dydžius rasite 2 priedas, 8 lentelė. Šiuo atveju artimiausias didesnis standartinis dydis yra Ø 2,8 mm. Šildytuvo skersmuo d = 2,8 mm.

Šildytuvo ilgis l = 43 m.

Taip pat kartais reikia nustatyti reikiamo laido kiekio masę.
m = l μ , Kur m - vielos gabalo svoris, [kg]; l - vielos ilgis, [m]; μ - savitasis svoris (1 metro vielos svoris), [kg/m].

Mūsų atveju šildytuvo masė m = l μ = 43 · 0,052 = 2,3 kg.

Šis skaičiavimas suteikia mažiausią vielos skersmenį, kurį esant tam tikromis sąlygomis jis gali būti naudojamas kaip šildytuvas. Medžiagos taupymo požiūriu šis skaičiavimas yra optimalus. Tokiu atveju galima naudoti ir didesnio skersmens vielą, tačiau tada jos kiekis padidės.

Apžiūra
Skaičiavimo rezultatai galima patikrinti tokiu būdu. Gautas 2,8 mm vielos skersmuo. Tada mums reikalingas ilgis bus
l = R / (ρ k) = 8,06 / (0,179 1,025) = 43 m, kur l - vielos ilgis, [m]; R - šildytuvo varža, [omai]; ρ - vardinė 1 m laido elektrinės varžos vertė, [Om/m]; k - pataisos koeficientas elektros varžos pokyčiams, priklausomai nuo temperatūros, apskaičiuoti.
Ši vertė yra tokia pati kaip vertė, gauta atliekant kitą skaičiavimą.

Dabar reikia patikrinti, ar mūsų pasirinkto šildytuvo paviršiaus galia neviršys leistinos paviršiaus galios, kuri buvo nustatyta 4 žingsnyje. β = P/S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 W/cm2. Gauta vertė β = 1,59 W/cm 2 neviršija β papildomas = 1,6 W/cm2.

Rezultatai
Taigi šildytuvui reikės 43 metrų X20N80 nichrominės vielos, kurios skersmuo 2,8 mm, tai yra 2,3 kg.

Trifazis pramoninis tinklas
Taip pat galite rasti laido skersmenį ir ilgį, reikalingą krosnių šildytuvų, prijungtų prie trifazio srovės tinklo, gamybai.

Kaip aprašyta 3 dalyje, kiekvienas iš trijų šildytuvų turi 2 kW galios. Raskime vieno šildytuvo skersmenį, ilgį ir masę.

STAR ryšys(žr. 2 pav.)

Šiuo atveju artimiausias didesnis standartinis dydis yra Ø 1,4 mm. Šildytuvo skersmuo d = 1,4 mm.

Vieno šildytuvo ilgis l = 30 m.
Vieno šildytuvo svoris m = l μ = 30 · 0,013 = 0,39 kg.

Apžiūra
Gautas 1,4 mm vielos skersmuo. Tada mums reikalingas ilgis bus
l = R / (ρ k) = 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 m.

β = P/S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 W/cm2, tai neviršija leistinos ribos.

Rezultatai
Trims šildytuvams, sujungtiems „STAR“ konfigūracija, jums reikės
l = 3 30 = 90 m vielos, kuri yra
m = 3 · 0,39 = 1,2 kg.

TRIANGLE jungtis(žr. 3 pav.)

Šiuo atveju artimiausias didesnis standartinis dydis yra Ø 0,95 mm. Šildytuvo skersmuo d = 0,95 mm.

Vieno šildytuvo ilgis l = 43 m.
Vieno šildytuvo svoris m = l μ = 43 · 0,006 = 0,258 kg.

Apžiūra
Gautas 0,95 mm vielos skersmuo. Tada mums reikalingas ilgis bus
l = R / (ρ k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 m.

Ši vertė praktiškai sutampa su verte, gauta atlikus kitą skaičiavimą.

Paviršiaus storis bus β = P/S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 W/cm2, tai neviršija leistinos ribos.

Rezultatai
Trims šildytuvams, sujungtiems TRIANGLE konfigūracija, jums reikės
l = 3 43 = 129 m vielos, kuri yra
m = 3 · 0,258 = 0,8 kg.

Jei palyginsite 2 aukščiau aptartas šildytuvų prijungimo prie trifazio srovės tinklo galimybes, pastebėsite, kad „STAR“ reikalauja didesnio skersmens laido nei „TRIANGLE“ (1,4 mm, palyginti su 0,95 mm), kad orkaitės galia būtų 6 kW. Kuriame reikalingas nichromo laido ilgis jungiantis pagal „STAR“ schemą yra mažesnis už laido ilgį jungiant pagal „TRIANGLE“ tipą(90 m prieš 129 m), ir reikalinga masė, priešingai, yra didesnė (1,2 kg prieš 0,8 kg).

Spiralinis skaičiavimas

Santykis tarp spiralės žingsnio ir jos skersmens bei vielos skersmens parenkamas taip, kad palengvintų šildytuvų išdėstymą krosnyje, užtikrintų pakankamą jų standumą, pašalintų vietinį pačios spiralės posūkių perkaitimą. maksimaliai įmanoma, ir tuo pačiu netrukdyti šilumos perdavimui iš jų gaminiams.

Kuo didesnis spiralės skersmuo ir mažesnis jos žingsnis, tuo lengviau į krosnį įdėti šildytuvus, tačiau didėjant skersmeniui, spiralės stiprumas mažėja ir didėja jos posūkių polinkis gulėti vienas ant kito. . Kita vertus, padidėjus apvijų dažniui, sustiprėja jos posūkių dalies, nukreiptos į gaminius, ekranavimo efektas ir dėl to pablogėja jo paviršiaus naudojimas, taip pat gali atsirasti vietinis perkaitimas.

Praktika nustatė gerai apibrėžtus, rekomenduojamus ryšius tarp laido skersmens ( d ), žingsnis ( t ) ir spiralės skersmuo ( D ) vielos Ø nuo 3 iki 7 mm. Šie santykiai yra tokie: t ≥ 2d Ir D = (7÷10) d nichromui ir D = (4÷6) d - mažiau patvariems geležies-chromo-aliuminio lydiniams, tokiems kaip fechral ir kt. Plonesniems laidams santykis D Ir d , ir t Paprastai jie ima daugiau.

Išvada

Pavyzdžiuose buvo atsižvelgta tik į skaičiavimo metodus laidiniai šildytuvai. Be vielos, pagamintos iš tiksliųjų lydinių, juosta taip pat gali būti naudojama šildytuvams gaminti.

Šildytuvų skaičiavimas neapsiriboja jų dydžių pasirinkimu. Taip pat būtina nustatyti medžiagą, iš kurios turi būti pagamintas šildytuvas, šildytuvo tipą (laidą ar juostelę), šildytuvų vietą ir kitas savybes. Jei šildytuvas pagamintas spiralės pavidalu, būtina nustatyti apsisukimų skaičių ir žingsnį tarp jų.

Tikimės, kad straipsnis buvo jums naudingas. Leidžiame nemokamą platinimą, jei yra nuoroda į mūsų svetainę http://www.svetainė

Jei radote netikslumų, praneškite mums el. paštu info@site arba naudodamiesi Orfus sistema, pažymėdami tekstą su klaida ir paspausdami Ctrl+Enter.

Bibliografija

• Djakovas V.I. "Tipiniai elektros įrangos skaičiavimai".
• Žukovas L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. "Lydiniai šildytuvams".
• Sokunov B.A., Grobova L.S. "Elektroterminiai įrenginiai (elektrinės varžos krosnys)".
• Feldmanas I.A., Gutmanas M.B., Rubinas G.K., Shadrichas N.I. "Varžinių elektrinių krosnių šildytuvų skaičiavimas ir projektavimas".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Atlikdami šią užduotį turėtumėte:

2. Išanalizuoti kairįjį stulpelį ir suvokti, ką charakterizuoja pateikti dydžiai (kūno savybė, sąveika, būsena, būsenos kitimas ir kt.). Šiame pavyzdyje pateiktos reikšmės apibūdina kūno būklę, o jų pasikeitimas yra susijęs su būsenos pasikeitimu.

3. Išanalizuoti sąlygoje aprašytą procesą ir palyginti jų kitimo pobūdį šiame procese su fizikiniais dydžiais.

4. Dešiniajame lentelės stulpelyje užrašykite pasirinktų elementų numerius.

Savarankiško darbo užduotys

147. Švino rutulys atšaldomas šaldytuve. Kaip kinta rutulio vidinė energija, masė ir rutulio medžiagos tankis?

Kiekvienam fiziniam kiekiui nustatykite atitinkamą pokyčio pobūdį.

1) padidėjo

2) sumažėjo

3) nepasikeitė

Užrašykite pasirinktus skaičius lentelėje po atitinkamomis raidėmis.

Skaičiai atsakyme gali kartotis.