Nikkelinspiralen til den elektriske ovnen har en lengde på 5 m. Nikkelinspiralen til den elektriske ovnen ble erstattet med nikrom

Nikrom ble oppfunnet i 1905 av Albert Marsh, som kombinerte nikkel (80 %) og krom (20 %). I dag er det rundt ti modifikasjoner av legeringer av forskjellige kvaliteter. Aluminium, mangan, jern, silisium, titan, molybden, etc. tilsettes som ekstra dopingstoffer.På grunn av dets enestående kvaliteter har dette metallet blitt mye brukt til produksjon av elektroteknikk.

De viktigste egenskapene til nichrome

Nichrome er annerledes:

• høy varmebestandighet. Ved høye temperaturer endres ikke dens mekaniske egenskaper;
• duktilitet, som tillater produksjon av nikromspiraler, ledninger, bånd, tråder fra legeringen;
• enkel behandling. Produkter fra nichrome er godt sveiset, stemplet;
• høy motstand mot korrosjon i ulike miljøer.
• nikrom motstand er høy.

Grunnleggende egenskaper

• Tettheten er 8200-8500 kg/m3.
• Smeltepunktet for nikrom er 1400 C.
• Maksimal driftstemperatur er 1100°C.
• Styrke - 650-700 MPa.
• Den spesifikke motstanden til nikrom er 1,05-1,4 ohm.

Nichrome trådmerking

Nichrome wire er et utmerket materiale for ulike elektriske varmeelementer, som brukes i nesten alle bransjer. Nesten hver husholdningsoppvarmingsenhet har elementer laget av nikrom.

Bokstavmerking av ledning:

• "H" - brukes som regel i varmeelementer.
• "C" - brukes i motstandselementer.
• "TEN" - er beregnet for rørformede elektriske varmeovner.

I henhold til innenlandske standarder er det flere hovedmerker:

• Dobbel ledning Х20Н80. Sammensetningen av legeringen inkluderer: nikkel - 74%, krom - 23%, samt 1% hver av jern, silisium og mangan.
• Trippel Х15Н60. Legeringen består av 60 % nikkel og 15 % krom. Den tredje komponenten er jern (25%). Metningen av legeringen med jern gjør det mulig å redusere kostnadene for nikrom betydelig, hvis pris er ganske høy, og samtidig opprettholde varmebestandigheten. I tillegg økes bearbeidbarheten.
• Den billigste versjonen av nichrome er X25H20. Det er en jernrik legering der de mekaniske egenskapene opprettholdes, men driftstemperaturen er begrenset til 900°C.

Bruken av nichrome

På grunn av deres høye kvalitet og unike egenskaper kan nichrome-produkter brukes der det er behov for pålitelighet, styrke, motstand mot kjemisk aggressive miljøer og svært høye temperaturer.

Nichrome spiraler og ledning er en integrert del av nesten alle typer oppvarmingsenheter. Nichrome finnes i brødristere, bakerier, varmeovner, ovner. Legeringen har også funnet bruk i motstander og reostater som opererer ved høye temperaturer. Det er nikrom i elektriske lamper og loddebolter. Nichrome spiraler har varmebestandighet og betydelig motstand, noe som gjør at de kan brukes i høytemperaturtørke- og fyringsovner.

Finner applikasjon og skrot nichrome. Det smeltes ned og materialet brukes igjen. En legering av nikkel og krom brukes i kjemiske laboratorier. Denne sammensetningen reagerer ikke med de fleste alkalier og syrer. Deformerte nikrome varmespoler brukes i elektroniske sigaretter.

Sammenlignet med jern som tidligere ble brukt til disse formålene, er nichrome-produkter sikrere, gnister ikke, ruster ikke og har ikke smeltede områder.

Smeltepunktet til nikrom er 1400 ° C, så ved matlaging merkes ingen lukt og røyk.

Ingeniører utforsker fortsatt de unike egenskapene til dette materialet, og utvider stadig omfanget.

Hjemme brukes nikromtråd til å lage hjemmelaget utstyr, stikksager og kuttere, som for eksempel en skum- eller treskjæremaskin, en loddebolt, en vedovn, sveisemaskiner, husholdningsvarmer, etc.

Den mest populære er ledningen X20H80 og X15H60.

Hvor kan jeg kjøpe nichrome wire

Dette produktet selges i ruller (coils, coils) eller i form av en tape. Tverrsnittet av nikromtråd kan være i form av en oval, sirkel, firkant og også en trapes, diameteren er i området fra 0,1 til 1 millimeter.

Hvor kan man få eller kjøpe nichrome-produkter? Vi tilbyr å vurdere de vanligste og mulige alternativene:

1. Først av alt kan du kontakte organisasjonen som produserer disse produktene og legge inn en bestilling. Du kan finne ut den nøyaktige adressen til slike foretak i spesielle informasjonsskranker for varer og tjenester, som er tilgjengelige i nesten alle større byer og tettsteder. Operatøren vil kunne foreslå hvor de skal kjøpes, og vil gi et telefonnummer. I tillegg kan informasjon om utvalget av slike produkter finnes på de offisielle nettstedene til produsentene.
2. Du kan kjøpe nichrome-produkter i spesialforretninger, for eksempel ved salg av radiokomponenter, materiale til håndverkere som "Skillful Hands", etc.


3. Kjøp fra enkeltpersoner som selger radiokomponenter, reservedeler og andre metallprodukter.
4. Enhver jernvarehandel.
5. På markedet kan du kjøpe en gammel enhet, for eksempel en laboratoriereostat, og ta nichrome.
6. Nichrome ledning finner du også hjemme. For eksempel er det fra det en spiral av elektriske fliser er laget.

Hvis du trenger å gjøre en stor ordre, er det første alternativet best egnet. Hvis du trenger en liten mengde nikromtråd, i dette tilfellet, kan du vurdere alle de andre elementene på listen. Når du kjøper, sørg for å være oppmerksom på merkingen.

Nichrome spiralvikling

I dag er en nichrome spole et av hovedelementene i mange varmeenheter. Etter avkjøling er nichrome i stand til å beholde sin plastisitet, slik at en spiral av slikt materiale lett kan fjernes, endres form eller om nødvendig justeres til en passende størrelse. Spiralvikling under industrielle forhold utføres automatisk. Hjemme kan du også utføre manuell vikling. La oss se nærmere på hvordan du gjør dette.

Hvis parametrene til den ferdige nichromspiralen i driftstilstand ikke er for viktige, kan du foreta en beregning, så å si, "med øyet" når du spoler. For å gjøre dette, velg det nødvendige antall omdreininger avhengig av oppvarmingen av nikrometråden, mens du periodisk inkluderer en spiral i nettverket og reduserer eller øker antall omdreininger. Denne viklingsprosedyren er veldig enkel, men det kan ta mye tid, og en del av nikromet er bortkastet.

For å øke enkelheten og nøyaktigheten ved å beregne spiralens vikling, kan du bruke en spesiell online kalkulator.

Etter å ha beregnet det nødvendige antall omdreininger, kan du begynne å vikle på stangen. Uten å kutte ledningen, koble forsiktig nichrome-spolen til spenningskilden. Sjekk deretter riktigheten av beregningene for viklingen av spiralen. Det er viktig å vurdere at for spiraler av lukket type, må viklingslengden økes med en tredjedel av verdien oppnådd i beregningen.

For å sikre samme avstand mellom tilstøtende svinger, må du legge inn viklingen i 2 ledninger: den ene er nikrom, den andre er kobber eller aluminium, med en diameter som er lik ønsket gap. Når viklingen er fullført, bør hjelpeledningen vikles forsiktig.

Kostnaden for nichrome

Den eneste ulempen som nichrome har er prisen. Så en to-komponent legering når den kjøpes i detaljhandelen er estimert til omtrent 1000 rubler per kilo. Kostnaden for nichrome frimerker med en ligatur er omtrent 500-600 rubler.

Konklusjon

Når du velger produkter fra nichrome, er det nødvendig å ta hensyn til data om den kjemiske sammensetningen av produktet av interesse, dets elektriske ledningsevne og motstand, de fysiske egenskapene til diameteren, tverrsnittet, lengden, etc. Det er også viktig å ta en interesse i dokumentasjonen for samsvar. I tillegg må du være i stand til visuelt å skille legeringen fra dens så å si "konkurrenter". Riktig valg av materiale er nøkkelen til påliteligheten til elektroteknikk.

fb.ru

EKSEMPLER PÅ OPPGAVER

Del 1

1. Strømmen i lederen dobles. Hvordan vil mengden varme som frigjøres i den per tidsenhet endres, med motstanden til lederen uendret?

1) vil øke med 4 ganger
2) reduseres med 2 ganger
3) vil øke med 2 ganger
4) redusere med 4 ganger

2. Lengden på den elektriske komfyrspiralen ble redusert med 2 ganger. Hvordan vil mengden varme som frigjøres i spiralen per tidsenhet endres ved konstant nettspenning?

1) vil øke med 4 ganger
2) reduseres med 2 ganger
3) vil øke med 2 ganger
4) redusere med 4 ganger

3. Motstanden til motstanden (R_1) er fire ganger mindre enn motstanden til motstanden (R_2). Nåværende arbeid i motstand 2

1) 4 ganger mer enn i motstand 1
2) 16 ganger mer enn motstand 1
3) 4 ganger mindre enn i motstand 1
4) 16 ganger mindre enn i motstand 1

4. Motstanden til motstanden (R_1) er 3 ganger motstanden til motstanden (R_2). Mengden varme som frigjøres i motstanden 1

1) 3 ganger mer enn i motstand 2
2) 9 ganger mer enn motstand 2
3) 3 ganger mindre enn i motstand 2
4) 9 ganger mindre enn i motstand 2

5. Kretsen er satt sammen av en strømkilde, en lyspære og en tynn jerntråd koblet i serie. Lyspæren vil lyse sterkere hvis

1) bytt ut ledningen med et tynnere strykejern
2) reduser lengden på ledningen
3) Bytt ledning og lyspære
4) bytt ut jerntråden med nikrom

6. Figuren viser et søylediagram. Den viser spenningsverdiene ved endene av to ledere (1) og (2) med samme motstand. Sammenlign verdiene for gjeldende arbeid ​(A_1)​ og ​(A_2)​ i disse lederne for samme tid.

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

7. Figuren viser et søylediagram. Den viser verdiene for strømstyrken i to ledere (1) og (2) med samme motstand. Sammenlign verdiene for gjeldende arbeid (A_1) og ​(A_2) i disse lederne for samme tid.

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

8. Hvis du bruker lamper med en effekt på 60 og 100 W i en lysekrone for å lyse opp rommet,

A. En stor strøm vil være i en 100W lampe.
B. En 60 W lampe har mer motstand.

Sann(e) er(er) påstanden(e)

1) bare A
2) bare B
3) både A og B
4) verken A eller B

9. En elektrisk komfyr koblet til en likestrømskilde bruker 108 kJ energi på 120 sekunder. Hva er strømstyrken i flisespiralen hvis motstanden er 25 ohm?

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

10. En elektrisk komfyr med en strømstyrke på 5 A bruker 1000 kJ energi. Når går strømmen gjennom spiralen til flisen hvis motstanden er 20 ohm?

1) 10 000 s
2) 2000-tallet
3) 10 s
4) 2 s

11. Den nikkelbelagte spolen til varmeplaten ble erstattet med en nikromspiral med samme lengde og tverrsnittsareal. Etabler samsvar mellom fysiske mengder og deres mulige endringer når flisen er koblet til det elektriske nettverket. Skriv i tabellen de valgte tallene under de tilsvarende bokstavene. Tall i svaret kan gjentas.

FYSISK mengde
A) elektrisk motstand til spolen
B) styrken til den elektriske strømmen i spiralen
B) elektrisk strøm som forbrukes av flisene

FORANDRINGENS ART
1) økt
2) redusert
3) er ikke endret

12. Etabler samsvar mellom fysiske mengder og formlene som disse mengdene bestemmes etter. Skriv i tabellen de valgte tallene under de tilsvarende bokstavene.

FYSISKE MENGDER
A) arbeidsstrøm
B) strømstyrke
b) nåværende effekt

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

Del 2

13. Varmeren er koblet i serie med en reostat med en motstand på 7,5 ohm til et nettverk med en spenning på 220 V. Hva er motstanden til varmeren hvis effekten til den elektriske strømmen i reostaten er 480 W?

Denne artikkelen gir referansedata om materialene som er mest vanlige ved produksjon av varmeovner. elektriske ovner, samt metodikken og eksempler på deres beregning (beregning av varmeovner for elektriske ovner).

Varmeovner. Materialer for fremstilling av varmeovner

Krav til varmeovner

• Varmeovner må ha tilstrekkelig varmebestandighet (avleiringsmotstand) og varmebestandighet. Varmebestandighet - mekanisk styrke ved høye temperaturer. Varmebestandighet - motstand av metaller og legeringer mot gasskorrosjon ved høye temperaturer (egenskapene til varmebestandighet og varmebestandighet er beskrevet mer detaljert på siden).
• Varmeapparat i en elektrisk ovn må være laget av et materiale med høy elektrisk resistivitet. Enkelt sagt, jo høyere elektrisk motstand til materialet, jo mer varmes det opp. Derfor, hvis du tar et materiale med mindre motstand, trenger du en varmeovn med større lengde og med et mindre tverrsnittsareal. Ikke alltid en tilstrekkelig lang varmeovn kan plasseres i ovnen. Det bør det også tas hensyn til jo større diameter på ledningen som varmeren er laget av, jo lengre levetid . Eksempler på materialer med høy elektrisk motstand er krom-nikkel-legering, jern-krom-aluminium-legering, som er presisjonslegeringer med høy elektrisk motstand.
• En lav temperaturmotstandskoeffisient er en viktig faktor når du velger et materiale for en varmeapparat. Dette betyr at når temperaturen endres, vil den elektriske motstanden til materialet varmeapparat endrer seg ikke mye. Hvis temperaturkoeffisienten for elektrisk motstand er stor, er det nødvendig å bruke transformatorer for å slå på ovnen i kald tilstand, noe som gir en redusert spenning i det første øyeblikket.
• De fysiske egenskapene til varmeelementene må være konstante. Noen materialer, som karborundum, som er en ikke-metallisk varmeovn, kan endre deres fysiske egenskaper over tid, spesielt elektrisk motstand, som kompliserer deres driftsforhold. For å stabilisere den elektriske motstanden brukes transformatorer med et stort antall trinn og et spenningsområde.
• Metalliske materialer må ha gode teknologiske egenskaper, nemlig duktilitet og sveisbarhet, slik at de kan lages til metalltråd, teip, og fra båndet - varmeelementer av kompleks konfigurasjon. Også varmeovner kan lages av ikke-metaller. Ikke-metalliske varmeovner presses eller støpes til et ferdig produkt.

Materialer for fremstilling av varmeovner

Legeringene oppført ovenfor har god varmebestandighet og varmebestandighetsegenskaper, slik at de kan fungere ved høye temperaturer. flink Varme motstand gir en beskyttende film av kromoksid, som dannes på overflaten av materialet. Smeltetemperaturen til filmen er høyere enn smeltetemperaturen til selve legeringen; den sprekker ikke når den varmes opp og avkjøles.

La oss gi en sammenlignende beskrivelse av nichrome og fechral.
Fordeler med nichrome:

• gode mekaniske egenskaper ved både lave og høye temperaturer;
• legeringen er krypbestandig;
• har gode teknologiske egenskaper - duktilitet og sveisbarhet;
• godt behandlet;
• eldes ikke, ikke-magnetisk.

• høy pris på nikkel - en av hovedkomponentene i legeringen;
• lavere driftstemperaturer sammenlignet med Fechral.

• billigere legering sammenlignet med nichrome, tk. inneholder ikke ;
• har bedre varmebestandighet enn nikrom, for eksempel kan Fechral X23Yu5T operere ved temperaturer opp til 1400 ° C (1400 ° C er maksimal driftstemperatur for en varmeovn laget av ledning Ø 6,0 mm eller mer; Ø 3,0 - 1350 ° C; Ø 1,0 - 1225 °С; Ø 0,2 - 950 °С).

• sprø og skjør legering, disse negative egenskapene er spesielt uttalte etter at legeringen har vært ved en temperatur på mer enn 1000 ° C;
• fordi fechral har jern i sammensetningen, da er denne legeringen magnetisk og kan ruste i en fuktig atmosfære ved normale temperaturer;
• har lav krypemotstand;
• interagerer med ildleireforing og jernoksider;
• Fechral varmeovner forlenges betydelig under drift.

Nylig er det utviklet legeringer av typene Kh15N60Yu3 og Kh27N70YuZ; med tilsetning av 3% aluminium, noe som betydelig forbedret varmemotstanden til legeringene, og tilstedeværelsen av nikkel eliminerte praktisk talt ulempene med jern-krom-aluminium-legeringer. Legeringer Kh15N60YuZ, Kh27N60YUZ samhandler ikke med chamotte og jernoksider, de er ganske godt behandlet, mekanisk sterke, ikke sprø. Maksimal driftstemperatur for X15N60YUZ-legeringen er 1200 °C.

I tillegg til legeringene oppført ovenfor basert på nikkel, krom, jern, aluminium, brukes også andre materialer til fremstilling av varmeovner: ildfaste metaller, så vel som ikke-metaller.

Blant ikke-metaller for fremstilling av varmeovner brukes karborundum, molybdendisilicid, kull og grafitt. Karborundum og molybden disilicid varmeovner brukes i høytemperaturovner. I ovner med en beskyttende atmosfære brukes karbon- og grafittvarmere.

Blant ildfaste materialer kan tantal og niob brukes som varmeovner. I ovner med høy temperaturvakuum og beskyttende atmosfære, molybden varmeovner Og wolfram. Molybdenvarmere kan fungere opp til en temperatur på 1700 °C i vakuum og opptil 2200 °C i en beskyttende atmosfære. Denne temperaturforskjellen skyldes fordampning av molybden ved temperaturer over 1700 °C i vakuum. Wolframvarmere kan fungere opptil 3000 °C. I spesielle tilfeller brukes tantal- og niobvarmere.

Beregning av varmeovner til elektriske ovner

Det er også nødvendig å bestemme materialet du skal lage fra varmeovner(dette elementet er ikke vurdert i artikkelen). I denne artikkelen anses krom-nikkel presisjonslegering med høy elektrisk motstand, som er en av de mest populære i produksjon av varmeelementer, som et materiale for varmeovner.

Bestemme diameteren og lengden på varmeren (nikromtråd) for en gitt ovnseffekt (enkel beregning)

Et eksempel på beregning av diameter og lengde på varmeelementet

Opprinnelige data:
Enhetsstrøm P = 800 W; nettspenning U = 220 V; varmeovnstemperatur 800 °C. Nichrome wire X20H80 brukes som varmeelement.

1. Først må du bestemme strømstyrken som vil passere gjennom varmeelementet:
I=P/U \u003d 800 / 220 \u003d 3,63 A.

2. Nå må du finne motstanden til varmeren:
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 ohm;

3. Basert på verdien oppnådd i paragraf 1 av strømmen som går gjennom nikrom varmeapparat, må du velge diameteren på ledningen. Og dette øyeblikket er viktig. Hvis for eksempel ved en strømstyrke på 6 A brukes en nikromtråd med en diameter på 0,4 mm, vil den brenne ut. Derfor, etter å ha beregnet strømstyrken, er det nødvendig å velge riktig verdi av tråddiameteren fra tabellen. I vårt tilfelle, for en strømstyrke på 3,63 A og en varmetemperatur på 800 ° C, velger vi en nikromtråd med en diameter d = 0,35 mm og tverrsnittsareal S \u003d 0,096 mm 2.

Generell regel for valg av tråddiameter kan formuleres som følger: det er nødvendig å velge en ledning hvis tillatte strømstyrke ikke er mindre enn den beregnede strømstyrken som går gjennom varmeren. For å spare materialet til varmeren, bør du velge en ledning med den nærmeste høyere (enn den beregnede) tillatte strømmen.

Tabell 1

• hvis varmeovnene er inne i den oppvarmede væsken, kan belastningen (tillatt strøm) økes med 1,1 - 1,5 ganger;
• når plasseringen av varmeovnene er lukket (for eksempel i elektriske kammerovner), er det nødvendig å redusere belastningen med 1,2 - 1,5 ganger (en mindre koeffisient tas for en tykkere ledning, en større for en tynn).

Dermed får vi lengden på varmeren:
l = R S / ρ \u003d 61 0,096 / 1,11 \u003d 5,3 m.

I dette eksemplet brukes nikromtråd Ø 0,35 mm som varmeapparat. I samsvar med "Tråd fra presisjonslegeringer med høy elektrisk motstand. Spesifikasjoner" den nominelle verdien av den elektriske resistiviteten til nichrome ledningsmerket Kh20N80 er 1,1 Ohm mm 2 / m ( ρ \u003d 1,1 Ohm mm 2 / m), se tabell. 2.

Resultatet av beregningene er den nødvendige lengden på nikrometråden, som er 5,3 m, diameter - 0,35 mm.

tabell 2

Bestemme diameteren og lengden på varmeren (nikromtråd) for en gitt ovn (detaljert beregning)

1. Den første tingen å gjøre er å beregne volumet av kammeret inne i ovnen. I dette tilfellet, la oss ta h = 490 mm, d = 350 mm og l = 350 mm (henholdsvis høyde, bredde og dybde). Dermed får vi volumet V = h d l \u003d 490 350 350 \u003d 60 10 6 mm 3 \u003d 60 l (et mål på volum).

2. Deretter må du bestemme kraften som ovnen skal gi ut. Effekt måles i Watt (W) og bestemmes av tommelfingerregel: for en elektrisk ovn med et volum på 10 - 50 liter, er den spesifikke effekten 100 W / l (Watt per liter volum), med et volum på 100 - 500 liter - 50 - 70 W / l. La oss ta den spesifikke effekten på 100 W/l for den aktuelle ovnen. Dermed bør kraften til den elektriske ovnsvarmeren være P \u003d 100 60 \u003d 6000 W \u003d 6 kW.

Det skal bemerkes at med en effekt på 5-10 kW varmeovner er vanligvis laget i enkeltfase. Ved høye krefter, for jevn belastning av nettverket, er varmeovnene laget trefaset.

3. Deretter må du finne styrken til strømmen som går gjennom varmeren I=P/U , Hvor P - kraftvarmer, U - spenningen på varmeren (mellom endene), og motstanden til varmeren R=U/I .

Det kan være to alternativer for tilkobling til det elektriske nettverket:

• til en husstand enfase strømnett - da U = 220 V;
• til det industrielle nettverket av trefasestrøm - U = 220 V (mellom nøytral ledning og fase) eller U = 380 V (mellom to faser).

I=P/U \u003d 6000 / 220 \u003d 27,3 A - strømmen som går gjennom varmeren.
Deretter er det nødvendig å bestemme motstanden til ovnsvarmeren.
R=U/I \u003d 220 / 27,3 \u003d 8,06 ohm.

Figur 1 Trådvarmer i et enfaset strømnett

De ønskede verdiene for tråddiameteren og dens lengde vil bli bestemt i avsnitt 5 i dette avsnittet.

Ved denne typen koblinger fordeles lasten jevnt over tre faser, d.v.s. 6 / 3 = 2 kW per fase. Så vi trenger 3 varmeovner. Deretter må du velge metoden for å koble varmeovnene (last) direkte. Det kan være 2 måter: "STAR" eller "TRIANGLE".

Det er verdt å merke seg at i denne artikkelen er formlene for beregning av gjeldende styrke ( Jeg ) og motstand ( R ) for et trefaset nettverk er ikke skrevet i klassisk form. Dette gjøres for ikke å komplisere presentasjonen av materialet om beregning av varmeovner med elektriske termer og definisjoner (for eksempel er fase og lineære spenninger og strømmer og forholdet mellom dem ikke nevnt). Den klassiske tilnærmingen og formlene for beregning av trefasekretser kan finnes i den spesialiserte litteraturen. I denne artikkelen er noen matematiske transformasjoner utført på klassiske formler skjult for leseren, og dette har ingen innvirkning på det endelige resultatet.

Når du kobler til, type "STAR" varmeren kobles mellom fase og null (se fig. 2). Følgelig vil spenningen i endene av varmeren være U = 220 V.
I=P/U \u003d 2000 / 220 \u003d 9.10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 ohm.

Figur 2 Trådvarmer i trefaset strømnett. Tilkobling i henhold til "STAR"-skjemaet

Ved tilkobling type "TRIANGLE" varmeren kobles mellom to faser (se fig. 3). Følgelig vil spenningen i endene av varmeren være U = 380 V.
Strømmen som går gjennom varmeren er
I=P/U \u003d 2000 / 380 \u003d 5,26 A.
Motstand til en varmeovn -
R=U/I \u003d 380 / 5,26 \u003d 72,2 ohm.

Figur 3 Trådvarmer i et trefaset strømnett. Tilkobling i henhold til skjemaet "TRIANGLE"

4. Etter å ha bestemt motstanden til varmeren med en passende tilkobling til det elektriske nettverket velg diameter og lengde på ledningen.

Når du bestemmer parametrene ovenfor, er det nødvendig å analysere spesifikk overflateeffekt til varmeren, dvs. effekt som forsvinner per arealenhet. Overflateeffekten til varmeren avhenger av temperaturen på det oppvarmede materialet og av utformingen av varmeovnene.

Eksempel
Fra de tidligere beregningspunktene (se avsnitt 3 i dette avsnittet), kjenner vi motstanden til varmeren. For en 60 liters ovn med enfasetilkobling er det R = 8,06 ohm. Som et eksempel, ta en diameter på 1 mm. Deretter, for å oppnå den nødvendige motstanden, er det nødvendig l = R / p \u003d 8,06 / 1,4 \u003d 5,7 m nikromtråd, der ρ - den nominelle verdien av den elektriske motstanden på 1 m av ledningen i [Ohm / m]. Massen til dette stykket nikromtråd vil være m = l μ \u003d 5,7 0,007 \u003d 0,0399 kg \u003d 40 g, hvor μ - vekt på 1 m ledning. Nå er det nødvendig å bestemme overflaten til et stykke ledning 5,7 m langt. S = l π d \u003d 570 3,14 0,1 \u003d 179 cm 2, hvor l – ledningslengde [cm], d – tråddiameter [cm]. Dermed bør 6 kW tildeles fra et område på 179 cm 2. Ved å løse en enkel proporsjon får vi at kraft frigjøres fra 1 cm 2 β=P/S \u003d 6000 / 179 \u003d 33,5 W, hvor β - varmerens overflateeffekt.

Den resulterende overflateeffekten er for høy. Varmeapparat vil smelte hvis den varmes opp til en temperatur som vil gi den oppnådde verdien av overflateeffekt. Denne temperaturen vil være høyere enn smeltepunktet til varmeelementet.

Eksemplet som er gitt er en demonstrasjon av feil valg av tråddiameteren som skal brukes til å lage varmeren. I avsnitt 5 i dette avsnittet vil det bli gitt et eksempel med riktig valg av diameter.

For hvert materiale, avhengig av nødvendig oppvarmingstemperatur, bestemmes den tillatte verdien av overflateeffekten. Det kan bestemmes ved hjelp av spesielle tabeller eller grafer. Tabeller er brukt i disse beregningene.

Til høytemperaturovner(ved en temperatur på mer enn 700 - 800 ° C) er den tillatte overflateeffekten, W/m 2, lik β legg til \u003d β eff α , Hvor β eff - overflateeffekt til varmeovner avhengig av temperaturen til det varmemottakende mediet [W / m 2 ], α er strålingseffektivitetsfaktoren. β eff er valgt i henhold til tabell 3, α - i henhold til tabell 4.

Hvis lav temperatur ovn(temperatur mindre enn 200 - 300 ° C), da kan den tillatte overflateeffekten betraktes som lik (4 - 6) · 10 4 W / m 2.

Tabell 3

Tabell 4

Trådspiraler, halvt lukket i sporene på foringen

Trådspiraler på hyller i rør

Wire sikksakk (stav) varmeovner

La oss anta at temperaturen på varmeren er 1000 °C, og vi ønsker å varme opp arbeidsstykket til en temperatur på 700 °C. Deretter velger vi i henhold til tabell 3 β eff \u003d 8,05 W/cm 2, α = 0,2, β legg til \u003d β eff α \u003d 8,05 0,2 \u003d 1,61 W / cm 2 \u003d 1,61 10 4 W / m 2.

5. Etter å ha bestemt den tillatte overflateeffekten til varmeren, er det nødvendig finne dens diameter(for trådvarmere) el bredde og tykkelse(for båndvarmere), samt lengde.

Tråddiameteren kan bestemmes ved hjelp av følgende formel: d - tråddiameter, [m]; P - varmeovnseffekt, [W]; U - spenning i endene av varmeren, [V]; β legge til - tillatt overflateeffekt for varmeren, [W/m 2 ]; ρt - resistiviteten til varmeelementet ved en gitt temperatur, [Ohm m].
ρ t = ρ 20 k , Hvor ρ 20 - elektrisk resistivitet til varmeelementet ved 20 °C, [Ohm m] k - korreksjonsfaktor for å beregne endringen i elektrisk motstand avhengig av temperatur (med ).

Lengden på ledningen kan bestemmes av følgende formel:
l - ledningslengde, [m].

Vi velger diameter og lengde på ledningen fra nichrome Х20Н80. Den spesifikke elektriske motstanden til varmeapparatet er
ρ t = ρ 20 k \u003d 1,13 10 -6 1,025 \u003d 1,15 10 -6 Ohm m.

Husholdningenes enfase strømnett
For en 60 liters komfyr koblet til et husholdnings enfasestrømnett, er det kjent fra tidligere beregningstrinn at ovnens effekt er P \u003d 6000 W, spenning i endene av varmeren - U = 220 V, tillatt overflatevarmereffekt β legge til \u003d 1,6 10 4 W/m 2. Så får vi

Den resulterende størrelsen må rundes opp til nærmeste større standard. Standardstørrelser for nichrome og fechral wire finnes i. Vedlegg 2, tabell 8. I dette tilfellet er nærmeste større standardstørrelse Ø 2,8 mm. Varmer diameter d = 2,8 mm.

Lengde på varmeapparatet l = 43 m.

Det er også noen ganger nødvendig å bestemme massen til den nødvendige mengden tråd.
m = l μ , Hvor m - massen av et stykke tråd, [kg]; l - ledningslengde, [m]; μ - egenvekt (masse på 1 meter tråd), [kg/m].

I vårt tilfelle, massen til varmeren m = l μ \u003d 43 0,052 \u003d 2,3 kg.

Denne beregningen gir den minste tråddiameteren som den kan brukes som varmeapparat under gitte forhold.. Fra synspunktet om materialbesparelser er en slik beregning optimal. I dette tilfellet kan ledning med større diameter også brukes, men da vil mengden øke.

Undersøkelse
Beregningsresultater kan sjekkes på følgende måte. En tråddiameter på 2,8 mm ble oppnådd. Da er lengden vi trenger
l = R / (ρ k) \u003d 8,06 / (0,179 1,025) \u003d 43 m, hvor l - ledningslengde, [m]; R - varmemotstand, [Ohm]; ρ - nominell verdi av elektrisk motstand på 1 m ledning, [Ohm/m]; k - korreksjonsfaktor for å beregne endringen i elektrisk motstand avhengig av temperatur.
Denne verdien er den samme som verdien fra en annen beregning.

Nå er det nødvendig å sjekke om overflateeffekten til varmeren vi har valgt ikke vil overstige den tillatte overflateeffekten, som ble funnet i trinn 4. β=P/S \u003d 6000 / (3,14 4300 0,28) \u003d 1,59 W / cm 2. Mottatt verdi β \u003d 1,59 W / cm 2 overskrider ikke β legge til \u003d 1,6 W/cm 2.

Resultater
Dermed vil varmeren kreve 43 meter X20H80 nikromtråd med en diameter på 2,8 mm, som er 2,3 kg.

Industrielt trefase strømnett
Du kan også finne diameteren og lengden på ledningen som kreves for fremstilling av ovnsvarmere koblet til et trefaset strømnettverk.

Som beskrevet i punkt 3 har hver av de tre varmeovnene 2 kW effekt. Finn diameteren, lengden og massen til en varmeovn.

STAR-tilkobling(se fig. 2)

I dette tilfellet er nærmeste større standardstørrelse Ø 1,4 mm. Varmer diameter d = 1,4 mm.

Lengde på en varmeovn l = 30 m.
Vekt av en varmeovn m = l μ \u003d 30 0,013 \u003d 0,39 kg.

Undersøkelse
En tråddiameter på 1,4 mm ble oppnådd. Da er lengden vi trenger
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, det overskrider ikke det tillatte.

Resultater
For tre varmeovner koblet i henhold til "STAR"-skjemaet, trenger du
l \u003d 3 30 \u003d 90 m ledning, som er
m \u003d 3 0,39 \u003d 1,2 kg.

Tilkoblingstype "TRIANGLE"(se fig. 3)

I dette tilfellet er nærmeste større standardstørrelse Ø 0,95 mm. Varmer diameter d = 0,95 mm.

Lengde på en varmeovn l = 43 m.
Vekt av en varmeovn m = l μ \u003d 43 0,006 \u003d 0,258 kg.

Undersøkelse
En tråddiameter på 0,95 mm ble oppnådd. Da er lengden vi trenger
l = R / (ρ k) \u003d 72,2 / (1,55 1,025) \u003d 45 m.

Denne verdien er nesten sammenfallende med verdien oppnådd som et resultat av en annen beregning.

Overflatekraft vil være β=P/S \u003d 2000 / (3,14 4300 0,095) \u003d 1,56 W / cm 2, det overskrider ikke det tillatte.

Resultater
For tre varmeovner koblet i henhold til "TRIANGLE" -skjemaet, trenger du
l \u003d 3 43 \u003d 129 m ledning, som er
m \u003d 3 0,258 \u003d 0,8 kg.

Hvis vi sammenligner de 2 alternativene diskutert ovenfor for å koble varmeovner til et trefaset strømnett, kan vi se at "STAR" krever en ledning med større diameter enn "TRIANGLE" (1,4 mm vs. 0,95 mm) for å oppnå en gitt ovnseffekt på 6 kW. Hvori den nødvendige lengden på nichrom-ledningen når den er koblet i henhold til "STAR"-skjemaet er mindre enn lengden på ledningen når du kobler til "TRIANGLE"-typen(90 m vs. 129 m), og den nødvendige massen, tvert imot, er mer (1,2 kg mot 0,8 kg).

Spiralberegning

Forholdene mellom spiralens stigning og dens diameter og diameteren på tråden er valgt på en slik måte at de letter plassering av varmeovner i ovnen, sikrer tilstrekkelig stivhet, i størst mulig grad utelukker lokal overoppheting av svingene. av selve spiralen og samtidig ikke hindre varmeoverføringen fra dem til produktene.

Jo større diameteren på spiralen er og jo mindre stigningen er, desto lettere er det å plassere varmeovner i ovnen, men med en økning i diameter reduseres styrken til spiralen, og tendensen til svingene til å ligge på toppen av hver andre økninger. På den annen side, med en økning i viklingsfrekvensen, øker skjermingseffekten av den delen av svingene som vender mot produktene på resten, og følgelig blir bruken av overflaten dårligere, og lokal overoppheting kan også forekomme.

Praksis har etablert veldefinerte, anbefalte forhold mellom tråddiameteren ( d ), steg ( t ) og diameteren på spiralen ( D ) for ledning Ø 3 til 7 mm. Disse forholdstallene er som følger: t ≥ 2d Og D = (7÷10) d for nichrome og D = (4÷6) d - for mindre holdbare jern-krom-aluminiumlegeringer, slik som fechral, ​​etc. For tynnere ledninger, forholdet D Og d , og t tar vanligvis mer.

Konklusjon

I eksemplene, kun metoder for beregning trådvarmere. I tillegg til tråd fra presisjonslegeringer, kan tape også brukes til fremstilling av varmeovner.

Beregningen av varmeovner er ikke begrenset til valg av størrelser. Også det er nødvendig å bestemme materialet som varmeren skal være laget av, typen varmeapparat (tråd eller tape), typen plassering av varmeovnene og andre funksjoner. Hvis varmeren er laget i form av en spiral, er det nødvendig å bestemme antall svinger og stigningen mellom dem.

Vi håper at artikkelen var nyttig for deg. Vi tillater gratis distribusjon forutsatt at lenken til nettstedet vårt http://www.site opprettholdes.

Hvis du finner noen unøyaktigheter, vennligst gi oss beskjed via e-post [e-postbeskyttet] nettstedet eller bruke Orfus-systemet ved å velge feilstavet tekst og trykke Ctrl+Enter.

Bibliografi

• Dyakov V.I. "Typiske beregninger for elektrisk utstyr".
• Zhukov L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. "Legeringer for varmeovner".
• Sokunov B.A., Grobova L.S. "Elektrotermiske installasjoner (elektriske motstandsovner)".
• Feldman I.A., Gutman M.B., Rubin G.K., Shadrich N.I. "Beregning og design av varmeovner for elektriske motstandsovner".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Når du fullfører denne oppgaven, bør du:

2. Analyser venstre kolonne og forstå hva de gitte verdiene kjennetegner (kroppseiendom, interaksjon, tilstand, tilstandsendring, etc.). I dette eksemplet karakteriserer de gitte verdiene kroppens tilstand, og endringen deres er assosiert med en tilstandsendring.

3. Analyser prosessen beskrevet i betingelsen og sammenlign de fysiske mengdene med arten av deres endring i denne prosessen.

4. Skriv inn tallene til de valgte elementene i høyre kolonne i tabellen.

Arbeidsoppgaver for selvstendig arbeid

147. Blykulen avkjøles i kjøleskapet. Hvordan endres den indre energien til ballen, dens masse og tettheten til stoffet i ballen i dette tilfellet?

For hver fysisk mengde, finn ut hvilken type endringen er.

1) økt

2) redusert

3) er ikke endret

Skriv i tabellen de valgte tallene under de tilsvarende bokstavene.

Tall i svaret kan gjentas.