Нагреватели. метод на изчисление и примери

Характеристики и свойства

Основните компоненти на нихромовата тел са хром и никел. Съдържа и добавки като силиций, желязо, алуминий, манган.

Обикновено този вид продукт се продава на джобове, макари, при необходимост се измерва и отрязва.

Основните свойства на нихрома могат да бъдат намерени в следната таблица.

Нихромът има ниско тегло, поради което материалът често се използва за производството на всякакви електрически уреди. Кабелът не страда от загуба на производителност в течности и корозивни среди. Благодарение на хрома върху материала се образува филм, който го държи изолиран от негативните ефекти на външни фактори. Свойствата на тази сплав са подробно описани в ГОСТ 10994-74, ГОСТ 8803-89, ГОСТ 12766.1-90.

Нека споменем характеристиките, поради които нихромът се счита за ценен метал.

1. Не ръждясва, което го отличава от други подобни материали.
2. Има значителна устойчивост на специфичен ток. Поради това нихромовата тел се изисква много по -малко от стоманената тел за производството на всяко устройство. В допълнение, тази функция допринася за факта, че обектите от нихром са с малки размери и тежат малко.
3. Не се деформира, не гори под въздействието на висока температура.
4. Характеризира се с еластичност, която ви позволява лесно да променяте формата на жицата.

Нихромната сплав има един недостатък - тя е висока цена, но по никакъв начин не намалява търсенето на този огнеупорен материал.

Той не може да създаде връзки, докато прилага потока. За да извършите тази процедура, ще трябва да следвате определена последователност от използване на инструменти за запояване. Припой в този случай може да бъде калаено-оловна сплав.

Също така си струва да се подготви отделно флюс, чийто съставна част трябва да се дозира в тежест. Основните компоненти на веществото са вазелин с технически произход, глицерин и цинков хлорид. За да може сместа да получи перфектна консистенция, ще трябва да смесите старателно всички горепосочени компоненти. Шкурка ще трябва да елиминира остатъците от мръсотия и окислени образувания. След това зоната трябва да се избърше с памучна вата, да се нанесе флюс и спойка.

Производство

Технологията на производство се основава на обработка под налягане със скъпо оборудване - мелници, преси, пещи. Има 3 начина за получаване:

• Подвижен. Нихромът е доста пластмасов, което прави възможно получаването на тел от него чрез „студено“ валцуване. Големите кръгове се получават чрез „горещо“ валцуване.
• Рисуване. Това е издърпване на детайли (телени пръти) през постепенно стесняващ се отвор. Работната скорост на операцията не надвишава 25 m / s. След получаване на необходимия диаметър, жицата се подлага на термична и химическа обработка.
• Натискане. Заготовките се получават чрез екструдиране на нагрята сплав през отвори в матрицата на приспособлението.

Къде да намерите нихромова тел?

Най -лесният начин да намерите нихромова тел е да се свържете със специален магазин (vape shop). Вярно е, че нихромовата нишка не е евтина там и ще трябва да платите прилична сума за 1 метър.

Има и други опции, където можете да намерите нихромова жица:

• пазари за радио;
• поялник;
• сешуари;
• нагревател, направен като вентилатор;
• отворена спирална електрическа печка;
• Интернетът.

Възможността за откриване на метал на радио пазара не е твърде голяма в сравнение с поялник (работещ или дефектен).Устройството за запояване може да се намери в гаража или в магазина Fix Price, където продуктът струва стотинка. За да намерите този, който търсите, устройството трябва да бъде разглобено и проводникът да бъде отстранен от там. По правило нихромната нишка в поялника е тънка. Навиването на 10 завъртания на молив ще помогне да се определи напречното му сечение. Дължината на навитата жица достига до 2,5 м.

Опциите със сешоар и нагревател са по -скъпи. Най -трудното е да извадите жицата от електрическата печка.

За да не отидете на пазара и да не потърсите нихромова тел в магазина, можете да намерите информация в интернет за продажбата на метал или неща, съдържащи го.

Между другото, никелът в сплавта влияе върху цената на жицата.

Как да проверите устойчивостта на нихром

Електрическото съпротивление на нихромовия проводник се измерва лесно с помощта на домакински мултицети. Операцията се извършва с цел изчисляване на съпротивлението. Един контакт е прикрепен към края на проводника. Вторият контакт се присъединява на различно разстояние от мястото, където е създаден първият контакт. Получените показания се вписват в таблицата. Зависимостта на нарастването на съпротивлението от дължината е линейна. За да се получат данни за съпротивлението на проводник с дължина 1 m, е необходимо да се измери тази характеристика за проводник с подходящи размери или да се извлече този параметър чрез изчисление, ако проводникът е с недостатъчен размер. Преди да се вземат показания, устройството се калибрира или се измерва присъщото съпротивление на проводниците на устройството, за да се определи корекцията, чрез чиято стойност трябва да се намалят данните, получени при измерване на съпротивлението на нихром.

Области на приложение на нихромен проводник

Специфичните свойства на нихрома са намерили своето приложение в различни области на дейност, както битови, така и промишлени.

Всички видове тази сплав се използват като нагревателни елементи за различни устройства: електрически фурни, сушилни, термодвойки, както и в керамични изделия, играещи ролята на поддържаща рамка.

Нихромният проводник, като основен изпълнителен механизъм на електрическите отоплителни устройства, в повечето случаи е спирала, през която преминава електрически ток с дадена стойност. Тази форма е призната за най -оптималната за тези устройства, тъй като ви позволява да постигнете по -голям топлопренос чрез увеличаване на дължината на проводящия елемент. Високата степен на пластичност на представения материал значително увеличава експлоатационния живот на такива устройства, поради високата устойчивост на деформация.

Къде да вземете нихромова жица у дома? Тази сплав се използва широко в различни домакински уреди. Примерите включват електрически нагреватели, сешоари, поялници, тостери и фурни. В допълнение, те се използват в електронни цигари.

Нихромна жица: критерии за избор

Изпълнението на проекта за създаване на различни видове електротермично оборудване предполага задълбочен анализ на номиналните работни параметри, които ще послужат като отправна точка при изчисляване на ключовите показатели на нихромовия проводник.

На първо място е необходимо да се изчисли електрическото съпротивление на работния елемент. Зависи от три физични величини, а именно: съпротивлението на материала, неговата дължина и площ на напречното сечение. Формулата за изчисляване на активното съпротивление е следната: R = ρ l / S.

За да се получат липсващите данни, е необходимо да се изчисли дължината на спиралата. В зависимост от напрежението, приложено към него, трябва да се спрете на най -оптималната стойност за дължината на проводника, неговия диаметър, както и размера на сърцевината. За да се спасите от отнемащите време изчисления, можете да използвате осевата таблица, която дава стойностите на дължината на спиралата, в зависимост от диаметъра на проводника и сърцевината за нихром с диаметър от 0,2 до 0,5 mm .

Представената таблица е приложима за изчисляване на дължината на спиралата при използване на напрежение 220 V. Например, за проводник с диаметър 0,4 мм и диаметър на жилата 3 мм, дължината на спиралата за битова електрическа мрежа ще бъде 40 см. Трябва да се отбележи, че с помощта на тази таблица няма да е трудно да се изчисли желаната стойност за напрежение 380 V. За да направите това, достатъчно е да изберете необходимите данни и да направите пропорция от следната форма : 220 V - 40 cm / 380 V - x.

В случай, че измервателен инструмент не е бил под ръка и не е възможно да се определи диаметърът на проводника, винаги можете да използвате прост, но в същото време ефективен метод. За да направите това, достатъчно е да вземете обикновен молив и да навиете тел около него, като натискате плътно завой по завой. В случай, че 10 завъртания на спиралата се вписват в 1 мм. дължината на молива, тогава диаметърът на жицата ще бъде 1 \ 10 мм.

Как да разпознаем нихрома?

Прилича на нихромова нишка.

Посочената сплав, като правило, не се различава в изобилие от външни признаци, които позволяват да се прецени една или друга от нейните разновидности. В по -голямата си част нихромът е бял или леко сребрист материал. Използваните проби ще имат тъмно сив оттенък, което показва образуването на оксиден филм.

По един или друг начин такива конвенционални знаци не могат да служат като ясни доказателства, показващи автентичността на тази сплав. Как да разпознаем нихромовия проводник по външен вид. Нихромът има едно специфично свойство при продължителна употреба. За разлика от други топлоустойчиви материали, на повърхността му се появява характерен тъмнозелен филм. В допълнение, за качеството на сплавта може да се съди по степента на възстановяване на спиралната форма след нагряване. Ако пробата е заела първоначалното си положение, което показва високата й устойчивост на деформация, тогава има всички основания да се смята, че е нихром.

Въпреки факта, че работната температура на нагряващия нихромен проводник е висока, неговите качествени характеристики могат значително да намалят, ако не вземете предвид режимите на дългосрочна и краткосрочна употреба, всеки от които предписва определени работни параметри. Спазването на тези изисквания ще спомогне за значително увеличаване на експлоатационния живот на нагревателните елементи и ще служи като гаранция за висока производителност.

Отличителни характеристики

Сред най -търсените електрически продукти на пазара е нихромният проводник. Съпротивлението на този компонент на технологията за електрическо отопление е изключително високо, което му позволява да бъде в голямо търсене.

Важна характеристика на метала е неговата устойчивост на високотемпературно окисляване при нормални и агресивни условия. Хромът играе ключова роля тук.

Елементът образува съответния оксиден филм на повърхността, който изпълнява защитна функция. Той е отговорен и за съответния тъмен цвят на материала, който се заменя с характерен бяло-сив при механично отстраняване на окисления слой.

Трябва да се отбележи, че директният контакт с киселини все още го разрушава, дори повече от устойчивия на корозия волфрам.

Двукомпонентната сплав е немагнитна. Те възникват заради многокомпонентните му модификации, но имат отслабени показатели.

Нихромният проводник е твърд и не се поддава на просто силно въздействие.

Ние систематизираме информация за това как да идентифицираме нихромова жица, главно, как да я различим от външно подобни материали:

1. Белият цвят на новия метал, тъмният цвят на разработения преди това.
2. Отрицателен или минимален магнетизъм.
3. Твърдост.
4. Разрушаване от киселини, устойчивост на окисляване под въздействието на високи температури.

Изчислителни методи

Чрез съпротива

Нека да разберем как да изчислим дължината на нихромовия проводник по отношение на мощност и съпротивление. Изчислението започва с определяне на необходимата мощност.Нека си представим, че имаме нужда от нихромова нишка за спойка с малки размери с мощност 10 вата, която ще работи от 12V захранване. За това имаме тел с диаметър 0,12 мм.

Най -простото изчисляване на дължината на нихром по мощност, без да се отчита нагряването, се извършва, както следва:

Определете силата на тока:

P = потребителски интерфейс

I = P / U = 10/12 = 0,83 A

Изчисляването на съпротивлението на нихромовия проводник се извършва съгласно закона на Ом:

R = U / I = 12 / 0,83 = 14,5 ома

Дължината на проводника е:

l = SR / ρ,

където S е площта на напречното сечение, ρ е съпротивлението.

Или по тази формула:

l = (Rπd2) / 4ρ

Но първо трябва да изчислите съпротивлението за нихромова жица с диаметър 0,12 мм. Зависи от диаметъра - колкото по -голям е, толкова по -малко съпротивление.

L = (14,5 * 3,14 * 0,12 ^ 2) / 4 * 1,1 = 0,149 м = 14,9 см

Същото може да се вземе от таблица GOST 12766.1-90. 8, където стойността е посочена в 95.6 Ohm / m, ако я преизчислите, получавате почти същото:

L = R_{търсене}/ R_табл= 14,4 / 95,6 = 0,151м = 15,1см

За 10 ватов нагревател, който се захранва от 12V, са ви необходими 15,1 см.

Ако трябва да изчислите броя на завоите на спирала, за да я усучете от нихромова жица с такава дължина, използвайте следните формули:

Дължина на един оборот:

л₁= π (D + d / 2),

Брой завои:

N = L / (π (D + d / 2)),

където L и d са дължината и диаметърът на жицата, D е диаметърът на пръта, върху който спиралата ще бъде навита.

Да предположим, че навиваме нихромова тел върху пръчка с диаметър 3 мм, след което извършваме изчисленията в милиметри:

N = 151 / (3,14 (3 + 0,12 / 2)) = 15,71 завъртания

Но в същото време е необходимо да се вземе предвид дали нихромът с такова напречно сечение обикновено е в състояние да издържи този ток. Подробни таблици за определяне на максимално допустимия ток при определена температура за конкретни напречни сечения са дадени по-долу. С прости думи, вие определяте колко градуса трябва да се нагрява жицата и избирате нейното напречно сечение за изчисления ток.

Също така имайте предвид, че ако нагревателят е вътре в течността, токът може да се увеличи с 1,2-1,5 пъти, а ако в затворено пространство, напротив, може да се намали.

По температура

Проблемът с горното изчисление е, че изчисляваме съпротивлението на студената спирала по диаметъра на нихромовата нишка и нейната дължина. Но това зависи от температурата, като в същото време е необходимо да се вземе предвид при какви условия ще бъде възможно да се постигне. Ако това изчисление все още е приложимо за рязане на пяна или за нагревател, то ще бъде твърде грубо за муфелна пещ.

Нека дадем пример за изчисляване на нихром за пещ.

Първо, определете обема му, да речем 50 литра, след това определете мощността, за това има общо правило:

• до 50 литра - 100W / l;
• 100-500 литра-50-70 W / l.

Тогава в нашия случай:

P = P_емп* V = 50 * 100 = 5 kW.

Освен това, ние разглеждаме текущата сила и съпротивление:

За 220V:

I = 5000/220 = 22,7 ампера

R = 220 / 22,7 = 9,7 ома

За 380V, когато спиралите са свързани със звезда, изчислението ще бъде както следва.

Разделяме мощността на 3 фази:

Pf = 5/3 = 1,66 kW на фаза

Когато е свързан със звезда, 220V се подава към всеки клон (фазовото напрежение може да се различава в зависимост от вашата електрическа инсталация), след това токът:

I = 1660/220 = 7,54 A

Съпротивление:

R = 220 / 7,54 = 29,1 ома

За да се свържете с триъгълник, изчисляваме според напрежението на мрежата 380V:

I = 1660/380 = 4,36 A

R = 380 / 4,36 = 87,1 ома

За да се определи диаметърът, се взема предвид специфичната повърхностна мощност на нагревателя. Изчисляваме дължината, вземаме съпротивлението от таблицата. 8. ГОСТ 12766.1-90, но първо нека определим диаметъра.

За да изчислите специфичната повърхностна мощност на пещта, използвайте формулата.

Beff (зависи от топлоприемащата повърхност) и a (коефициент на радиационна ефективност) - се избират съгласно следващите таблици.

Така че, за да загреете пещта до 1000 градуса, вземете температурата на спиралата на 1100 градуса, след това според таблицата за избор B_ef избираме стойност 4,3 W / cm2, а според таблицата за подбор за коефициента a - 0,2.

V_{добавете}= В_ef* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm2 = 0,86 * 10 ^ 4 W / m2

Диаметърът се определя по формулата:

R_T - специфичното съпротивление на нагревателния материал при дадено t се определя в съответствие с ГОСТ 12766.1, таблица 9 (дадена по -долу).

За нихром Х80Н20 - 1.025

R_T= стр₂₀*R₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 Ома / мм

След това, за да се свържете към трифазна мрежа съгласно схемата "Star":

d = 1,23 мм

Дължината се изчислява по формулата:

L = 42 м

Нека проверим стойностите:

L = R / (p * k) = 29,1 / (0,82 * 1,033) = 34 м

Стойностите се различават поради високата температура на намотката, проверката не взема предвид редица фактори. Следователно ще вземем за дължината на 1 спирала - 42 м, след това за три спирали се нуждаем от 126 метра от 1,3 мм нихром.

Приложение в индустрията и в ежедневието

Нихромните продукти се използват на места, които изискват висококачествен метал. Особено търсено в индустриалното производство.

В индустриалното производство

Едно от първите места заемат металните изделия на пазара на промишлено и битово електрическо оборудване. Той е намерил широко приложение в промишлените сектори, използвайки електрически пещи за отопление, пещи за печене и сушене, пещи, които се нагряват до високи температури, и устройства, които имат термичен ефект. Използва се в заваръчни машини, битови нагреватели и отоплителни системи за стъкла и огледала за обратно виждане на автомобили, в резистори, съпротивителни възли и реостати като нагревателен или резисторен елемент. Както бе отбелязано по -горе, материалът е широко използван сред домашните майстори.

В домакинството

В битовата сфера се използва за рязане на пяна и полистирол. Нарязването на тези материали у дома е доста проблематично. Има няколко начина. Често за тези цели се използва нож, от който материалът започва да се разпада.

Занаятчиите знаят как да режат пяна у дома, така че да не се разпада. Това ще изисква нихромен проводник. Той е необходим, за да се направи машина, чийто режещ инструмент е нагрята струна. С негова помощ можете да изрежете полистирол и да направите продукти от него със собствените си ръце.

За рязане на пяна в домакинството можете да проектирате проста машина с вертикално или хоризонтално разположение на режещия инструмент.

Как да си направим DIY резачка за стиропор

Не е трудно да се направи машина. Това ще изисква:

• понижаващ трансформатор;
• облицовка на тръби (тръба с дебелина най -малко 20 мм, дебелина на пяната - най -малко 2 см);
• пружини за опъване на струни;
• метална струна.

За производството на плотове ще ви трябват маса, дъска и лист велпапе.

Най -простата версия на машина за рязане на пяна, която можете да направите сами

Понижаващият трансформатор може да бъде направен ръчно от трансформаторно желязо. Ще трябва да направите реостат, за да вземете текущата стойност. За да направите това, можете да вземете спирала от електрическа печка, като предварително сте я опънали в низ. Рамката за навиване е изградена от азбесто-циментова или керамична тръба с дебелина 15-20 мм и дължина около 80 мм.

За къдраво рязане се използва термична фреза от парче нихромова тел. Той е фиксиран към дръжка, изработена от изолационен материал. Домашен нож за пяна върши отлична работа, включително къдраво рязане на материал. Устройството ви позволява да правите вдлъбнатини, да изрязвате кухини, да работите с пяна по начина, по който скулптор работи с глина.

Фреза за стиропор може да се сравни с инструмент на скулптор, работещ с глина.

С помощта на домашно приготвени устройства, в които нихромовата тел е намерила приложение, е възможно не само да се реже пяната, но и да се изгори върху дърво. Може да се използва и в домашно приготвени домашни нагреватели, заваръчни машини и отоплителни системи за прозорци на автомобили и огледала за обратно виждане.

Как да запояваме нихром

Можете да запоите нихромова спирала по следните начини:

• Нагряване на намотката под формата на тънка медна жица.
• Използване на лапис (азотно сребро).
• Прилагане на специални спойки и флюси, съдържащи киселина.
• Смес от вазелин, глицерин и цинков хлорид.
• Лимонена киселина.
• Аспирин.
• Фабрично произведени флюси, тип F-38N PET.
• Измерване с инструменти.
• Табличен начин.

Първият метод е най-простият и достъпен, но е подходящ само за свързване на проводници с високо съпротивление с дебелина не повече от 0,5 мм. Медната тел за навиване е най -добре да се вземе с дебелина 0,1 мм. Отоплението се извършва с газова горелка, но може да се използва и конвенционална турбо запалка. Медната жица се нагрява до червено и се залепва за нихрома, създавайки електрически контакт на атомно ниво.

Методът на запояване с помощта на лапис се използва за укрепване на контакта на механично усукване, ако работната температура на нагревателния елемент в устройството не надвишава 200 ° C (границата на сливане на сребърен нитрат). Веществото се нанася върху усукването, когато се нагрява от ток. Най -надеждните резултати се получават чрез метода на запояване с помощта на специални припои и флюси. Оксидният филм, който се образува върху повърхността на хром-никелови спирали, е основната пречка за висококачественото калайдисване. В промишлени условия, за да се реши този проблем, е препоръчително да се използват вакуумни камери или неутрални газообразни среди.

В домашни условия се използват флюси, съдържащи киселина: повърхностите, които трябва да се съединят, се почистват от оксиден филм, обезмасляват се и се покриват с флюси с помощта на поялник. След това се извършва предварително калайдисване и запояване с помощта на припои POS 40/50/61.

Изчисляване на нихромова спирала. Готови сме да направим за вас спирала от нихром

При навиване на нихромова спирала за нагревателни елементи, операцията често се извършва чрез опит и грешка, а след това напрежението се прилага към спиралата и чрез нагряване на нихромовия проводник нишките избират необходимия брой завои.

Обикновено такава процедура отнема много време и нихромът губи характеристиките си с множество завои, което води до бързо изгаряне на местата на деформация. В най -лошия случай, нихромният скрап се получава от бизнес -нихром.

За правилно изчисляване на нихромовата спирала (мрежово напрежение 220 V), предлагаме да използвате данните, дадени в таблицата, въз основа на изчислението, че съпротивлението на нихром = = (Ом mm2 / m)

С негова помощ можете точно да определите дължината на навиването на завоя за завъртане. В зависимост от Ø на нихромовия проводник и Ø на пръта, върху който е навита нихромовата спирала. Не е трудно да се преизчисли дължината на нихромовата спирала до различно напрежение, като се използва проста математическа пропорция.

Дължината на нихромовата спирала в зависимост от диаметъра на нихрома и диаметъра на пръта

Например, трябва да определите дължината на нихромова спирала за напрежение 380 V от проводник Ø 0,3 мм, сърцевина за намотка Ø 4 мм. От таблицата може да се види, че дължината на такава спирала за напрежение 220 V ще бъде равна на 22 см. Нека направим просто съотношение:

220 V - 22 см

380 V - X cm

тогава:

X = 380 22/220 = 38 cm

След като навиете нихромова спирала, свържете я, без да я прекъсвате към източник на напрежение и се уверете, че е навита правилно. За затворени спирали дължината на намотката се увеличава с 1/3 от стойността, посочена в таблицата.

Изчисляване на електрически нагревателни елементи, изработени от нихромен проводник

Дължината на нихромовия проводник за производството на спиралата се определя въз основа на необходимата мощност.

Пример: Определете дължината на нихромовия проводник за нагревателен елемент на плочка с мощност P = 600 W при Umains = 220 V.

Решение:

1) I = P / U = 600/220 = 2,72 A

2) R = U / I = 220 / 2.72 = 81 Ома

3) Според тези данни (виж таблица 1) избираме d = 0,45; S = 0,159

след това дължината на нихром

l = SR / ρ = 0,15981 / 1,1 = 11,6 m

където l е дължината на проводника (m)

S - сечение на проводника (mm2)

R - съпротивление на проводника (Ом)

ρ - съпротивление (за нихром ρ = 1,0 ÷ 1,2 Ohmmm2 / m)

Заключение

По този начин можете да изчислите дължината на проводника за нихромовата спирала и да определите необходимия диаметър по мощност, напречно сечение и температура.

Важно е да се вземе предвид:

• условия на околната среда;
• разположение на нагревателните елементи;
• температура на бобината;
• температурата, до която повърхността трябва да се нагрее, и други фактори.

Дори горното изчисление, въпреки сложността му, не може да се нарече достатъчно точно.Тъй като изчисляването на нагревателните елементи е солидна термодинамика и могат да се посочат редица фактори, които влияят върху резултатите му, например топлоизолацията на пещта и т.н.

На практика след прогнозните изчисления спиралите се добавят или премахват в зависимост от получения резултат, или се използват температурни сензори и устройства за регулирането му.

Свързани материали:

• Как да направите индукционен котел със собствените си ръце
• Изчисляване на напречното сечение на кабела за мощност и ток
• Как да се изчисли съпротивлението на проводника

Публикувано от:
23.02.2019
Актуализирано: 23.02.2019