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.
Obsah
- Suroviny pro topidla
- Výpočet délky spirály
- Výpočet hmotnosti a délky
- Metody výpočtu a použité vzorce
- Stanovení délky drátu
- Výpočet odporu
- Výpočet hodnoty teploty
- Třífázová síť
- “Hvězda”
- “Trojúhelník”
- Čtyři aspekty při výběru topidel
- Nichrome & Fechral: co určuje výběr
- Přihláška, formulář na prodej, cena
- Co udělat pro přesnou montáž a profesionální výrobu
Suroviny pro topidla
Zpočátku jsou ohřívače instalovány z odolných materiálů, mezi které patří slitiny.
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.
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.
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.
“Hvězda”
Vyznačuje se jedním připojovacím bodem. Ohřívač je mezi “nulou” a fází, takže napětí na jeho koncích bude 220 V.
“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.
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:
kde ρt – hodnota měrného odporu při teplotě, která je nastavena pro správný průběh procesu.
kde ρ20 je hodnota odporu na jednotku délky při +20˚С;
k je korekční faktor ukazující závislost odporu na tepelném indexu.
11. Délka drátu se vypočítá podle tohoto vzorce:
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.
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.
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.
