Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
В практиката на домашни занаятчии се налага да ремонтират или проектират отоплителни уреди. Това могат да бъдат различни пещи, нагреватели и фрези за желязо. Най-често се използва за тази спирала или тел от нихром. Основната задача е да се определи дължината и напречното сечение на материала. В тази статия ще говорим за това как да се изчисли дължината на нихромовата тел или спирала по отношение на мощност, съпротива и температура.Основна информация и марка на нихром
Нихром е сплав от никел и хром с добавка на манган, силиций, желязо, алуминий. Тези параметри на материала зависят от специфичното съотношение на веществата в сплавта, но средно са в:
- електрическо съпротивление - 1.05-1.4 ohm * mm 2 / m (в зависимост от степента на сплавта);
- температурен коефициент на съпротивление - (0, 1-0, 25) · 10 -3 K −1 ;
- работна температура - 1100 ° C;
- точка на топене - 1400 ° С;
В таблиците съпротивлението често се дава в µOhm * m (или 10 -6 Ohm * m) - едни и същи цифрови стойности, разликата в размерите.
Понастоящем има две от най-разпространените марки нихромни жици:
- Cr20Ni80. Състои се от 74% никел и 23% хром, както и 1% желязо, силиций и манган. Проводниците на тази марка могат да се използват при температури до 1250 ° С, точката на топене е 1400 ° С. Сплавта се използва за производството на елементи от нагревателни уреди. Съпротивлението е 1.03-1.18 µOhm · m;
- H15N60. Състав: 60% никел, 25% желязо, 15% хром. Работната температура е не повече от 1150 Mel C. Точка на топене - 1390 Cont C. Съдържа повече желязо, което увеличава магнитните свойства на сплавта и повишава неговата устойчивост на корозия.
Ще научите повече за марките и свойствата на тези сплави от ГОСТ 10994-74, ГОСТ 8803-89, ГОСТ 12766.1-90 и др.
Както вече споменахме, нихромовата тел се използва навсякъде, където са необходими нагревателни елементи. Високата устойчивост и точката на топене позволяват използването на нихром като основа за различни нагревателни елементи, вариращи от чайник или сушилня, до муфелна пещ.
Методи за изчисление
Чрез съпротива
Нека видим как да изчислим дължината на нихромовия проводник за мощност и съпротивление. Изчислението започва с определянето на необходимата мощност. Представете си, че имаме нужда от нихром за нискочестотен поялник с капацитет от 10 вата, който ще работи от 12V захранване. За това имаме тел с диаметър 0, 12 мм.
Най-простото изчисление на дължината на нихром върху мощността без отопление се извършва, както следва:
Определете силата на тока:
P = UI
I = P / U = 10/12 = 0.83 A
Изчисляваме съпротивлението на нихромовата жица съгласно закона на Ом:
R = U / I = 12 / 0.83 = 14.5 ома
Дължината на кабела е:
l = sr / ρ,
където S е площта на напречното сечение, ρ е съпротивлението.
Или по следната формула:
l = (Rπd2) / 4 ρ
Но първо трябва да се изчисли съпротивлението за нихром тел с диаметър от 0.12mm. Тя зависи от диаметъра - колкото повече е, толкова по-малко съпротива.
L = (14.5 * 3.14 * 0.12 2) / 4 * 1.1 = 0.149m = 14.9cm
Същото може да се вземе от таблицата по ГОСТ 12766.1-90. 8, където стойността е посочена в 95, 6 Ом / м, ако го преброим, тогава получаваме почти същото:
L = R изисква / R tab = 14.4 / 95.6 = 0.151m = 15.1 cm
За 10-ватов нагревател, който се захранва с 12V, трябва да имате 15.1cm.
Ако трябва да изчислите броя на завъртанията на спиралата, за да го направите от нихромов тел с такава дължина, използвайте следната формула:
Дължина на един ход:
l 1 = π (D + d / 2),
Брой обороти:
N = L / (π (D + d / 2)),
където L и d са дължината и диаметърът на жицата, D е диаметърът на пръчката, върху която ще се навие спиралата.
Да предположим, че ще завием нихромовата тел на пръчка с диаметър 3 mm, след което изчисленията се извършват в милиметри:
N = 151 / (3.14 (3 + 0.12 / 2)) = 15.71 оборота
Но в същото време е необходимо да се вземе под внимание дали такъв участък може да издържи този ток с нихром. По-долу са дадени подробни таблици за определяне на максимално допустимия ток при определена температура за определени участъци. С прости думи - определяте колко градуса трябва да се нагрее жицата и изберете неговото напречно сечение за изчисления ток.
Също така имайте предвид, че ако нагревателят е в течност, тогава токът може да се увеличи 1, 2-1, 5 пъти, а ако е в затворено пространство, то обратно - да се намали.
По температура
Проблемът с горното изчисление е, че разглеждаме съпротивлението на студена спирала по диаметъра на нихромовата нишка и нейната дължина. Но това зависи от температурата, като в същото време е необходимо да се вземат предвид условията, при които ще бъде постигнато. Ако това изчисление е все още приложимо за рязане на пяна или за нагревател, то ще бъде твърде грубо за муфелна пещ.
Нека да дадем пример за изчисления за пещ с хромирана нихром.
Първо, определете обема му, да речем 50 литра, след това определете силата, за това има правило на палеца:
- до 50 литра - 100W / l;
- 100-500 литра - 50-70 W / l.
Тогава в нашия случай:
P = P emp * V = 50 * 100 = 5 kW.
След това вземете предвид сегашната сила и съпротивление:
За 220V:
I = 5000/220 = 22.7 Ampere
R = 220 / 22.7 = 9.7 ома
За 380V при свързване на спиралите със звезда, изчислението ще бъде както следва.
Разделяме властта на 3 фази:
Pf = 5/3 = 1, 66 kW за фаза
Когато е свързан със звезда, 220V се прилага към всеки клон (фазово напрежение, може да варира в зависимост от вашата електрическа инсталация), след това ток:
I = 1660/220 = 7.54 А
съпротивление:
R = 220 / 7.54 = 29.1 ohm
За делта връзка, ние изчисляваме с напрежение на мрежата 380V:
I = 1660/380 = 4.36 А
R = 380 / 4.36 = 87.1 ohm
За да определите диаметъра, вземете предвид специфичната повърхностна мощност на нагревателя. Изчислете дължината, ще вземем специфичното съпротивление от таблицата. 8. ГОСТ 12766.1-90, но първо определете диаметъра.
За изчисляване на специфичната повърхностна мощност на пещта се използва формулата.
Beff (в зависимост от топлоподаващата повърхност) и a (коефициент на радиационна ефективност) се избират съгласно таблиците по-долу.
Така, за да загреем пещта до 1000 градуса, приемаме температурата на спиралата при 1100 градуса, след това, съгласно таблицата за избор B ef, избираме стойност от 4.3 W / cm 2, а според таблицата за подбор a = 0.2.
In add = In eff * a = 4.3 * 0.2 = 0.86 W / cm 2 = 0.86 * 10 4 W / m 2
Диаметърът се определя по формулата:
p t - съпротивлението на материала на нагревателя при даден t се определя съгласно ГОСТ 12766.1, таблица 9 (дадена по-долу).
За нихром Х80Н20 - 1, 025
р т = р 20 * р 1000 = 1.13 * 10 6 * 1.025 = 1.15 * 10 6 Ohm / mm
След това се свързва към трифазна мрежа по схемата "Star":
d = 1.23 mm
Дължината се изчислява по формулата:
L = 42 m
Проверете стойностите:
L = R / (p * k) = 29.1 / (0.82 * 1.033) = 34m
Стойностите се различават поради високата температура на спиралата, тестът не взема предвид редица фактори. Затова вземем за дължина от 1 спирала - 42м, след това за три спирали се нуждаете от 126 метра от нихром 1.3 мм.
заключение
По този начин можете да изчислите дължината на жицата за нихромовата спирала и да определите желания диаметър по мощност, напречно сечение и температура. Важно е да се помисли:
- условия на околната среда;
- подреждане на нагревателни елементи;
- температура на намотката;
- температура, 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 цитират редица фактори, които влияят на резултатите, например, топлоизолацията на пещ и т.н.
На практика, след изчисленията на изчисленията, спиралите се добавят или премахват в зависимост от получения резултат, или се използват температурни сензори и устройства за регулиране.
Материали по темата:
- 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 тел