Нихромовый нагреватель – Расчет нагревателей электрической печи — Атомтехнологии — нержавеющий и цветной металлопрокат, промышленный инжиниринг, огнеупорные изделия. Купить металлопрокат, цена, цены на металопрокат Украина

Содержание

что лучше для нагревателя муфельной печи

Муфельные печи электрические обязательно имеют в своей конструкции нагревательный элемент. Выполненный из нихрома или фехраля, он отвечает за функциональность всей системы. Без этой детали работа оборудования просто невозможна. Изготавливают нагреватели исключительно из качественных и долговечных материалов.

Фехраль и нихром – это два наиболее распространенных сплава для изготовления нагревателей

iz chego luchshe sdelat nagrevatel 1

Нагреватели для муфельных печей: требования к материалам изготовления

Если Вы сомневаетесь, фехраль или нихром, что лучше подойдет в качестве основы для нагревателя муфельной печи, рассмотрите их характеристики. Каждый из них имеет разные показатели:

  • Электрического сопротивления. Чем оно выше, тем лучше. Сплавы с высоким показателем электросопротивления быстрее нагреваются. Использовать их можно в меньших объемах, чем остальное сырье. Это очень удобно. В таком случае появляется возможность установить нагреватель из нихромовой проволоки внутри конструкции. Большого пространства для этого не потребуется.
  • Постоянности физических свойств. Очень трудно работать с динамичными элементами, такими как неметаллы. Приходится прибегать к применению дополнительных трансформаторов. Это может усложнить процесс эксплуатации промышленного сушильного шкафа или муфельной печи.
  • Температурного коэффициента. Когда меняется уровень температур, становится другим и электрическое сопротивление элемента. Нагреватель из нихрома изменяет свои показатели минимально.
  • Жаропрочности. Предельный уровень отличается у разных материалов. Изучив технические характеристики, Вы увидите, насколько устойчив нихром или фехраль к высоким температурам.

Промышленный сушильный шкаф должен иметь очень качественную конструкцию, в том числе, обладать надежным нагревательным элементом

iz chego luchshe sdelat nagrevatel 1

Отличия фехраля и хрома: что выбрать как основу нагревателя

Нихромовые и фехралевые нагреватели являются лучшими для муфельных электропечей. Но и они имеют между собой некоторые отличия

Особенности нихрома

Среди достоинств материала:

  • Сохранение механических свойств при нагреве.
  • Крипоустойчивость.
  • Легкость плавления и сваривания.
  • Простота обработки.
  • Отсутствие процессов старения.

Есть у этого сплава и некоторые недостатки, среди которых:

  • Высокая цена на изготовление нихромовых нагревателей из-за дороговизны никеля.
  • Возможность работы при более низких температурах, в сравнении с фехралевыми элементами.

Чтобы печь гарантировано давала нужный результат в обработке материалов, не забудьте предварительно провести расчет нихромовой проволоки для нагревателя.

Особенности фехрали

Многокомпонентный состав имеет такие позитивные характеристики как:

  • Низкая цена сплава.
  • Высокий уровень жаростойкости.

Некоторые нагреватели для муфельных печей из фехрали способны работать даже при температуре 1400 градусов. Важно, чтобы их диаметр был не менее 6-ти миллиметров

К недостаткам стоит отнести:

  • Хрупкость при температурном режиме более 1000 градусов.
  • Магнитность из-за наличия в составе железа.
  • Удлинение основы во время эксплуатации.
  • Низкий уровень сопротивления ползучести.

Сфера применения нагревателей из нихрома и фехрали

Нихромовый нагреватель наиболее часто используется в конструкциях оборудования для обжига и сушки. Нередко его можно встретить и в основе водонагревателей и электроплит. Высокопроизводительными считаются лабораторные сушильные шкафы с нихромовыми нагревателями.

Лабораторная низкотемпературная печь – это оборудование для максимально точной термообработки

iz chego luchshe sdelat nagrevatel 1

Фехралевые пластины и проволоки востребованы в разработке систем, работающих с температурными режимами до 1400 градусов. Их активно применяют в сфере высокоглиноземной керамики.

Сколько стоят нихромовые или фехралевые нагреватели

Стоимость муфельной печи напрямую зависит от особенностей элементов ее сборки. Важную роль в формировании цены имеет и материал нагревателя. Ключевое отличие фехраль от нихрома в том, что обойдется соединение железа, хрома и алюминия в 3-5 раз дешевле, чем то, где есть никель.

Не стоит спешить при выборе сплава. Для начала просчитайте:

  • Максимальную температуру нагрева.
  • Время бесперебойного функционирования техники.
  • Частоту включений и выключений оборудования.

Только после этого стоит принимать решение о покупке. Не стоит гнаться за более низкой ценой. Если нагреватель будет быстро изнашиваться, его постоянные замены и перебои при эксплуатации прибора обойдутся значительно дороже.

Купить муфельные печи с качественными нагревателями, Вы всегда можете в компании «Лабор». Мы подберем для Вас идеальное решение «под ключ», которое будет надежным и долговечным. Обращайтесь!

Сравнение нихромовых нагревателей в изоляции и без неё. Статья

ПРОДУКЦИЯ


 

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

(800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
e-mail: [email protected]

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Хром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Рений

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

В данной статье рассматриваются нагреватели из нихрома, имеющие изоляцию и нет. Выполняется сравнение свойств, эксплуатационных характеристик, стоимости и других характеристик.

Электротехническая промышленность выпускает множество разнообразных нагревателей для производственных электропечей и термического оборудования, поверхностного и внутреннего обогрева объёмных и плоских физических объектов, поддержания температуры технологических сред, для бытовых приборов различного назначения. Основную часть из них составляют проверенные временем гибкие проволочные и ленточные омические нагреватели (термосопротивления) из прецизионного хромоникелевого сплава – нихрома.

Типы нихромовых нагревателей

Нагревательные конструкции из нихрома выпускаются в термостойкой изоляционной оболочке и без неё. Гибкий изолированный нагреватель с внешним покрытием токоведущей жилы имеет форм-фактор провода или кабеля. Из оголённой проволоки с круглым сечением и диаметром 0,1-2,0 мм производят спиралевидные или навитые на диэлектрическое основание нагреватели, а из нихромовой ленты с прямоугольным сечением, толщиной 0,09-0,2 мм и шириной 2-16 мм – зигзагообразные и рамочные. Тепло в нихромовой проволоке или ленте появляется при подключении к бытовой электросети однофазного переменного тока частотой 50Гц или к сети трёхфазного тока 380В. Изделия обоих типов относятся к радиационным нагревателям, в которых передача теплоты при нагреве до 200°С осуществляется конвекцией (потоком), а при нагреве от 200°С до 1200°С – радиацией (излучением). Наиболее используемым материалом греющего элемента (токоведущей жилы) выступает нихром двух марок – Х20Н80 и Х15Н60.

Рисунок 1. Катушки с нихромом в изоляции и без нее.

Химический состав, различия и схожесть свойств нихрома Х20Н80 и Х15Н60

Нихром марки Х20Н80 состоит из Cr 20-23%, Ni 72-73%, Fe до 1,5% и незначительного количества примесей: Si 0,9-1,5%, Mn до 0,7%, Ti до 0,3%, Al до 0,2%, C до 0,1% P до 0,03%, S до 0,02 процентов. Марка Х15Н60 содержит меньше Cr 15-18% и Ni 55-61%, но больше железа – 17-29% с примерно тем же объёмом примесей. Подобное изменение «классического» состава нихрома, где по идее Cr и Ni должны присутствовать в объёмах 20% и 80% соответственно, несколько снижает коррозионную стойкость и максимальную рабочую температуру сплава Х15Н60, но зато обеспечивает ему меньшую стоимость, лучшую свариваемость и обрабатываемость. Несмотря на это, у нагревателей из нихрома Х20Н80 и Х15Н60 есть много и общих свойств. Все они способны формировать большую зону нагрева при малой удельной мощности, имеют небольшую массу и высокий КПД, сравнимую механическую прочность и твёрдость, а их электросопротивление незначительно меняется при изменении температуры.

Рабочие температуры

Степень максимального нагрева изолированного нихромового нагревателя зависит не только от химического состава сплава, но и от термостойкости его внешней оболочки. Самая простая силиконовая изоляция позволяет работать любому нагревателю в температурном диапазоне от -60°С до +180°С. Допускается кратковременный нагрев до +220°С. Термостойкое покрытие из стеклянной ( стеклонити) или кремнезёмной нити, кварцевых волокон, обеспечивает изделиям гораздо большие возможности в плане долговременного нагрева токоведущей жилы из нихромовой ленты и проволоки.

Так гибкий изолированный нагреватель с жилой из нихрома марки Х15Н60 в оболочке из стекловолокна может длительно и эффективно работать при температурах до 600°С на воздухе. Нихромовая проволока из сплава марки Х20Н80 и с покрытием из кремнезёма способна без изменения базовых характеристик нагреваться до 1000°С, а на короткий промежуток времени и до 1200°С. Кварцевая защита позволяет ей работать при температурах до 1200°С, а на короткий промежуток времени достигать 1350°С.

Рабочая температура проволочных нагревателей без изоляции и небольшого диаметра (до 0,4 м) из нихрома Х20Н80 может приближаться к температурным значениям до 1150°С, доводя температуру тепловоспринимающей поверхности до 1300°С. В таком режиме нагреватель способен работать не менее 800 часов. Максимальная температура нагрева нихромовой ленты и проволоки марки Х15Н60 без оболочки ниже аналогичного параметра изолированных нагревателей и составляет для проволоки диаметром от 6 мм около 1000°С.

Условия эксплуатации изолированных и неизолированных нихромовых нагревателей

Для любого типа нихромовых нагревателей существует три универсальных нормативных условия эксплуатации.

  • Первое – радиус изгиба нагревателя по внутренней кривой не должен превышать 5 наружных диаметров токоведущей жилы (без учёта внешнего диаметра оболочки, если изделие выполнено в изоляции).
  • Второе – намотка нагревателя в несколько слоёв категорически запрещена.
  • Третье – нагреватель должен быть надёжно зафиксирован по всей длине на каркасе или непосредственно на обогреваемом объекте.

Поскольку гибкий изолированный нагреватель прямо воздействует теплом на заданный обогреваемый объект, необходимо, чтобы провод находился в физическом контакте с его массивом (или корпусом). Нихромовые провода с высоким удельным омическим сопротивлением особенно эффективны в тех случаях, когда требуется нагреть незначительный объём того или иного материала или рабочей среды. Тепловая энергия от поверхности провода распространяется теплопроводностью к менее нагретому объекту и аккумулируется в нём. Чтобы рабочая температура безоболочного нагревателя была оптимальной, а срок службы был продолжительным, нихромовая проволока должна иметь шаг навивки спирали в соответствии с интенсивностью теплоотвода в тепловоспринимающей среде.

Применение

Применение нихромового провода в изоляции

Высокотемпературный греющий провод широко применяют для зимнего обогрева небольших стыков, швов, заделок монолитного бетона и железобетона, резервуаров и трубопроводов с водой и технологическими вязкими рабочими средами, для удаления наледи с участков кровельных и строительных конструкций, дорог, тротуаров и т.п. Также нихромовый провод в изоляции используют для нагрева цилиндров и головок полимерных экструдеров, камер лабораторных сушилок. Существуют и нетрадиционные условия эксплуатации греющих проводов. Например, их активно используют в оранжереях и теплицах для стерилизации почвы, которая производится путём её прогрева до определённых высоких температур, в результате чего уничтожается патогенная микрофлора, разлагаются ядохимикаты и т.п.

Рисунок 2. Схема укладки греющего провода в строительные конструкции.

Применение нихромовой ленты и проволоки без изолирующего покрытия

Диапазон применения гибких нагревателей из нихромовой проволоки и ленты без изоляции более широк, нежели у греющего провода. Чаще всего их используют в высокотемпературных промышленных электрических печах обжига и сушки с защитной атмосферой, лабораторных термических установках различного назначения, калориферах и т.п. Нагреватели этого типа присутствуют в каждом доме, обеспечивая функциональность электрических плит, водонагревателей и обогревателей воздуха, духовых шкафов, фенов, грелок и многих других бытовых электроприборов.

Рисунок 3. Электрическая печь и нихромовая спираль.

Стоимость

Стоимость гибких нихромовых нагревателей определяется целым рядом факторов, ключевыми среди которых является содержание никеля в сплаве и, разумеется, диаметр и длина изделия. Этим объясняется, что нихром марки Х20Н80 стоит дороже, чем его аналог по группе хромоникелевых сплавов марки Х15Н60. Важно заметить, что цена никеля при высоком спросе стабильно и очень быстро меняется в сторону увеличения с каждым годом. Например, за 12 месяцев с октября 2018 года по октябрь 2019 года тонна никеля на Лондонской бирже металлов выросла в цене почти на 40%, с 12, 7 тыс. долл. до 17, 5 тыс. долларов США. На этом фоне наблюдается рост цен на никельсодержащие сплавы и изделия из них, включая нихромовые нагреватели.

Расчет нихромовой проволоки для нагревателя онлайн

 

0,1              0,20,30,40,50,60,70,80,91,01,21,52,02,22,53,03,54,04,55,05,56,06,57,07,58,08,59,010,0 Диаметр нихромовой проволоки, мм

Требуемая мощность нагревателя, Вт

Напряжение, В

   

Необходимая длина проволоки, м

Ток, А

В некоторых бытовых нагревательных приборах до сих пор используется нихромовая проволока. Она обладает высокой жаростойкостью, характерной для сплава никеля и хрома. У этого материала отмечается хорошая пластичность, высокое удельное электрическое сопротивление и низкий температурный коэффициент сопротивления. Поэтому, когда выполняется расчет нихромовой проволоки для нагревателя, данные параметры должны обязательно учитываться. В противном случае результаты вычислений будут неточными и не дадут желаемого результата.

Использование калькулятора-онлайн в расчетах

Быстрые расчеты могут быть выполнены с помощью онлайн-калькулятора. С его помощью можно вычислить и приблизительно установить нужную длину нихромовой проволоки. Как правило, рассматриваются марки, получившие наиболее широкое распространение в нагревательных приборах – Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60.

Для выполнения расчетов необходимы обязательные исходные данные. Прежде всего, это величина мощности нагревателя, которую планируется получить, диаметр нихромовой проволоки и значение питающего напряжения сети.

Вычисления проводятся следующим образом. В первую очередь нужно установить силу тока в соответствии с заданными параметрами, по формуле: I = P/U. После этого рассчитывается сопротивление на весь нагревательный элемент. Далее понадобится удельное электрическое сопротивление, для конкретной марки нихромовой проволоки. Эта величина будет нужна для того, чтобы установить наиболее оптимальную длину нагревательного элемента уже по другой формуле: l = SR/ρ. Правильный выбор длины приведет сопротивление нагревателя R к нужному значению.

После выполнения расчетов, полученные данные рекомендуется проконтролировать с помощью таблицы и убедиться, что расчетный ток соответствует допустимому значению. В случае превышения расчетным током допустимых пределов, следует выполнить повторные вычисления, увеличив диаметр нихромовой проволоки или уменьшив мощность самого нагревательного элемента. Необходимо учитывать тот фактор, что все приведенные в таблицах параметры рассчитаны для нагревателей, находящихся в горизонтальном положении и функционирующих в воздушной среде.

Если же нихромовую спираль планируется использовать помещенной в жидкость, значение допустимого тока следует умножить на коэффициент 1,1-1,5. При закрытом расположении спирали допустимый ток, наоборот, нужно уменьшить в 1,2-1,5 раза.

методика проведения вычислений, справочные таблицы

Методика расчёта нагревателя из нихромовой проволокиНаиболее значительной деталью электротепловой установки является нагревательный элемент. Основная составляющая часть приборов косвенного нагрева — резистор с высоким удельным сопротивлением. А одним из приоритетных материалов — хромоникелевый сплав. Так как сопротивление нихромовой проволоки высоко, этот материал занимает лидирующее место в качестве сырья для различных видов электротепловых установок. Расчёт нагревателя из нихромовой проволоки проводят с целью определения размеров нагревательного элемента.

Основные понятия

В целом производить расчёт нагревательного элемента из нихрома необходимо по четырём вычислениям: гидравлическому, механическому, тепловому и электрическому. Но обычно подсчёты проводят лишь в два этапа: по тепловым и электрическим показателям.

К тепловым характеристикам относятся:

  • тепловая изоляция;
  • коэффициент полезного действия по теплоте;
  • необходимая теплоотдающая поверхность.

Основной целью расчёта нихрома является определение геометрических размеров нагревательного сопротивления.

К электрическим параметрам обогревателей являются:

  • напряжение питания;
  • способ регулирования мощности;
  • коэффициент мощности и электрический коэффициент полезного действия.

Тепловые характеристики нихромовой проволокиПри выборе питающего напряжения для устройств обогрева отдают предпочтение тому, что несёт минимальную угрозу животным и обслуживающему персоналу. Напряжение сети в установках сельского хозяйства составляет 380/200 вольт с частотой тока 50 Герц. В случае применения электроустановок в особо сырых помещениях, при повышенной электроопасности напряжение следует снизить. Его значение должно не превышать 12, 24, 36 вольт.

Регулировать температуру и мощность нагревателя можно двумя способами:

  • меняя напряжение;
  • переменой величины сопротивления.

Наиболее распространённым способом изменять мощность является включение в работу определённого числа секций трехфазной установки. В современных нагревательных установках мощность меняют регулировкой напряжения с помощью тиристоров.

Расчёт по рабочему току основан на табличной зависимости, которая связывает токовую нагрузку на проводник из нихрома, его площадь сечения и температуру.

Табличные данные были составлены для проволоки из нихрома, которая натягивалась в воздухе без учёта колебаний и вибраций при температуре 20 °C.

Для того чтобы перейти к реальным условиям, в расчётах необходимо использовать поправочные коэффициенты.

Алгоритм расчёта для однофазных установок

Расчёт спирали из нихрома следует проводить поэтапно, используя начальные сведения о нагревателе: необходимая мощность и марка нихрома.

Электрические параметры нихромовой проволоки

Мощность одной секции:

Рс = Р/ (mn)

P — мощность установки, Вт;

m — количество фаз, для однофазной m = 1;

n — число секций в одной фазе, для установок мощностью около 1 квт n = 1.

Рабочий ток одной секции нагревателя:

Ic = P с/(Un)

U — напряжение сети, для однофазных установок U = 220 в

Расчётная температура проволоки:

θр = θд/(Км Кс)

θд — допустимая рабочая температура, выбирается из таблицы 1 в зависимости от материала, °C.

Таблица 1 — Параметры материалов для электрических нагревателей.

Материал Удельное сопротивление при 20 °C, x10-6Ом·м Температурный коэффициент сопротивления, x10— 6 °C -1 Допустимая рабочая температура, °C Температура плавления, °C
Нихром двойной (Х20Н80-Н) 1,1 16,5 1200 1400
Нихром тройной (Х15Н60-Н) 1,1 16,3 1100 1390

Км — коэффициент монтажа, выбирают из таблицы 2 в зависимости от конструктивного исполнения.

Алгоритм расчёта для однофазных установок

Таблица 2 — Коэффициент монтажа для некоторых видов конструкций нагревателей в спокойном потоке воздуха.

Конструктивное исполнение нагревателя Км
Провод при горизонтальном размещении 1,0
Спираль из провода без тепловой изоляции 0,8 — 0,9
Спираль из провода на огнеупорном каркасе 0,7
Провод на огнеупорном каркасе 0,6 — 0,7
Нагревательные сопротивления между двумя слоями тепловой изоляции 0,5
Нагревательные сопротивления с хорошей тепловой изоляцией 0,3 — 0,4

Роль коэффициента монтажа в том, что он даёт возможность учитывать повышение температуры нагревателя в реальных условиях по сравнению с данными справочной таблицы.

Кс — коэффициент окружающей среды, определяется из таблицы 3.

Таблица 3 — Коэффициент поправки на некоторые условия окружающей среды.

Условия окружающей среды Кс
Спираль из провода в потоке воздуха со скоростью движения, м /с  
3 1,8
5 2,1
10 3,1
Нагревательный элемент в неподвижной воде 2,5
Нагревательный элемент в потоке воды 3,0−3,5

Коэффициент среды даёт поправку на улучшение теплоотдачи из-за условий окружающей среды. Поэтому реальные результаты расчётов будут немного отличаться от табличных значений.

Диаметр d, мм и площадь поперечного сечения S, мм 2 выбирается по рабочему току и расчётной температуре из таблицы 4

Таблица 4 — Допустимая нагрузка на нихромовую проволоку при 20 °C, подвешенную в спокойном воздухе горизонтально.

Допустимая нагрузка на нихромовую проволоку

Длина проволоки одной секции:

L = (U ф2S*10-6)/(ρ 20 [1+α(θ р -20)] Рс x103)

ρ 20 — удельное сопротивление при температуре 20 °C, выбирается из таблицы 1;

α — температурный коэффициент сопротивления, определяется из соответствующего столбца в таблице 1.

Диаметр спирали:

D = (6…10) d, мм.

Определяем шаг спирали:

h = (2…4) d, мм

Шаг спирали влияет на производительность работы. При его больших значениях теплоотдача увеличивается.

Количество витков спирали

W = (lx103)/ (√h2+(πD)2)

Длина спирали:

L = h W x10-3

Если назначением проволочного нагревателя является повышение температуры жидкости, рабочий ток увеличивают в 1,5 раза от расчётного значения. В случае расчёта нагревателя с закрытым типом рабочий ток рекомендуется снизить в 1,2 раза.

Классификация нагревателей по температуре

Нагреватели по предельно допустимой температуре подразделяются на пять классов:

  1. Классификация нихромовых нагревателей по температуре200° C. В этом диапазоне температур наиболее широко распространено использование трубчатых электрических нагревателей. Для того чтобы в рабочем пространстве соблюдалась оптимальная температура, при монтаже ТЕНов необходимо уделить внимание их правильному расположению.
  2. От 200 до 400° C. Используются ленточные нагреватели. Для создания необходимой температуры в рабочей камере охватывают весь её периметр.
  3. От 400 до 600° C. Материалом для нагревателей должен служить лишь резистивный элемент высокого сопротивления. Распространёнными являются константан, фехраль, нихром. С целью обеспечения необходимой температуры нагреватель должен быть открытым для доступа воздуха. Поэтому расположен внутри или снаружи трубки.
  4. От 600 до 1250° C. В печах старого образца используется нихром. Но в этом диапазоне температур он значительно уступает сплаву из алюминия, железа и хрома (фехрали). Поэтому в более современных образцах печей нихром заменён фехралью.
  5. От 1250 до 1700° C. Высокотемпературные нагреватели изготавливают из дисилицида молибдена, карбида кремния. Основным недостатком обогревателей является их дефицит и высокая стоимость.

Параметры, способствующие неполадкам

Наиболее велика вероятность выхода из строя электрических нагревателей вследствие окисления поверхности нагревательного сопротивления.

Факторы, которые влияют на скорость разрушения нагревателя:

  • Выход из строя электрических нагревателей рабочая температура;
  • условия окружающей среды, в которых работает нагреватель;
  • частота включений.

Из-за того, что электронагревательные установки работают с превышением допустимых значений этих параметров, происходят наиболее частые поломки: обгорание контактов, нарушение механической прочности нихромовой проволоки.

Ремонт нагревательного элемента из нихрома осуществляется с помощью пайки или скручивания.

Как сделать простой обогреватель из нихромовой проволоки

Краткий разбор процесса изготовления нихромового нагревателя. Вся работа займёт не более нескольких часов, а прибор получится изящным и приятным от факта изготовления своими руками.

Что нам понадобится помимо проволоки для работы?

  • пустая баночка для корпуса
  • вентилятор (кулер) из компьютера
  • винтики и провода

Нихром — это такой материал с высоким сопротивлением, наподобие вольфрама, только последний быстро сгорает на воздухе и используется внутри лампочек, а нихромовая проволока обладает должной термостойкостью, и только сильно нагревается от пробегающего внутри электрического тока, забирая при этом на себя всё напряжение от сети.

Ход работы

Сначала отделяем решётку кулера от вентилятора, она нам тоже пригодится. Кладём вентилятор правильной стороной (чтобы он дул наружу) в баночку, и закрепляем его на дне при помощи нескольких винтиков. Он понадобится для того чтобы гнать горячий воздух в комнату от раскалённой проволоки.
Теперь сворачиваем саму проволоку спиралью — её можно намотать на толстый карандаш и снять. Это нужно для большей отдачи тепла при прохождении воздуха мимо спирали. Закрепляем спиральку внутри корпуса, концы нужно вывести наружу и подсоединить к проводам.
Наш обогревать почти готов. Осталось накрыть корпус решёткой от кулера, для безопасности. Она как будто специально создана для этого — получился отличный прибор, напоминающий горячий фен.

Подключение к сети

Это ответственный процесс, для питания обогревателя будет достаточно нескольких десятков вольт. Следует проявлять большую осторожность и технику безопасности при работе с напряжением. После включения — проволока начнёт нагреваться и излучать тепло, а кулер погонит его из прибора в нужную сторону. Всё напряжения на себя будет принимать нихром, а для вращения кулера достаточно малейшего присутствия тока. Подключение проводов следует осуществлять по параллельной схеме.

Некоторые замечания

Можно усовершенствовать прибор, используя дополнительные детали:

  • гипс
  • стальная проволока
  • выключатель

Стальную скобу не придётся никак приспосабливать внутри корпуса — она нужна только в качестве удобной подставки для прибора. Выключатель позволит легко управлять прибором. Его можно установить на боку корпуса баночки, добавив туда пару винтиков.
А вот гипс поможет придать прочности и сохранности нихромовой проволочке. Высыпаем сухой гипс в воду, разводим его и окунаем в раствор скрученную спиральку, после чего высушиваем под слоем гипса на воздухе, до затвердевания. Теперь нагрев будет более мягким, а прибор более долговечным и безопасным. Главное не забыть оставить на концах контакты для подсоединения проводов.

Итог: У нас получился простой и эффективный прибор для обогрева помещения. Если всё правильно выполнено — то он будет безопасен в эксплуатации и станет потреблять совсем немного мощности.

Расчет спирали из нихрома. Намотка нихромовых спиралей. Сопротивление нихрома

 




 

 

Нихромовая спираль

 

Каждый знает, что такое нихромовая спираль. Это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения.

Эта проволока изготавливается из нихрома – прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром.

«Классический» состав этого сплава – 80% никеля, 20% хрома.

Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов – «нихром».

 

Самые известные марки нихрома – Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72—73 % никеля и 20—23 % хрома.

Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки.

Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17—29 % против 1,5 у Х20Н80.

 

На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре.

Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С

 

 Применение нихромовой проволоки

 

Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава.

Нихромовая спираль применяется в двух качествах – как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.

Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н.

 

Примеры применений:

  • бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
  • ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
  • нагреватели для промышленных печей и термооборудования.

Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.

Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Н80ХЮД-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры.

Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.

 

 Как навить спираль из нихрома

 

Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.

 

Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.

 

 

 

 

Учет температуры

 

Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 °С.

Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя.

При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного.

Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.

 

На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали.

Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение.

Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.

 

Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины

 

Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления.

Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U.

Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.

 

Обозначения здесь общепринятые:

  • P – выделяемая мощность;
  • U – напряжение на концах спирали;
  • R – сопротивление спирали;
  • I – сила тока.

Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов.

 

Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки.

Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ.

 

Здесь:

  • L – искомая длина;
  • R – сопротивление проволоки;
  • d – диаметр проволоки;
  • ρ – удельное сопротивление нихрома;
  • π – константа 3,14.

Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве.

В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.

 

 

Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)). Расчет закончен.

 

 

 

Практичное решение

 

На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя.

Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.

 

Для этого стоит обратиться в компанию «ПАРТАЛ», которая с 1995 года является крупным поставщиком прецизионных сплавов, в том числе проволоки нихромовой, ленты и спиралей для нагревателей.

 

Наша компания способна полностью снять вопрос о том, где купить нихромовую спираль, поскольку мы готовы изготовить ее на заказ по эскизам и техническим условиям заказчика.

 

 

 

 

Применение и расчёт электрической спирали из нихрома​ / Статьи и обзоры / Элек.ру

Нихромовая спираль — это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения. Проволока изготавливается из нихрома — прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром. «Классический» состав этого сплава — 80% никеля, 20% хрома. Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов — «нихром».

Самые известные марки нихрома — Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72-73 % никеля и 20-23 % хрома. Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки. Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17-29 % против 1,5 у Х20Н80.

На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре. Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С

Применение нихромовой проволоки

 Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава. Нихромовая спираль применяется в двух качествах — как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.

Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н. Примеры применений:

  • бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
  • ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
  • нагреватели для промышленных печей и термооборудования.

Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.

Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры. Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.

Как навить спираль из нихрома

 Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.

Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.

Учет температуры

 Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 0С. Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя. При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного. Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.

На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали. Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение. Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.

Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины

 Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления. Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U. Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.

Обозначения здесь общепринятые:

  • P – выделяемая мощность;
  • U – напряжение на концах спирали;
  • R – сопротивление спирали;
  • I – сила тока.

Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов. Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки. Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ. Здесь:

  • L – искомая длина;
  • R – сопротивление проволоки;
  • d – диаметр проволоки;
  • ρ – удельное сопротивление нихрома;
  • π – константа 3,14.

Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве. В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.

Навивка спирали

Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)).

Расчет закончен.

На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя. Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.

Компания «ПАРТАЛ»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *