Рекомендации по расчету проволочного нагревателя электрической печи.
Объем печи в литрах = H x D x L, где H, D, L выражены в дециметрах.
Для нормального темпа нагрева печи 10-50 литров нужна мощность 100 Вт на каждый литр объема.
Для нормального темпа нагрева печи 100-500 литров нужна мощность 50-70 Вт на каждый литр объема.
Значение удельной мощности нужно определять не только с учетом объема печи, но и с учетом массивности футеровки и загрузки. Чем больше масса загрузки, тем большее значение нужно выбирать. В противном случае печь нагреется, но за большее время.
Мощность нагревателя (Вт) = Напряжение на нагревателе (В) х Ток (А) или P = U x I
В этой формуле два подвоха. Первый: напряжение нужно брать на концах нагревателя, а не вообще в розетке. Напряжение измеряется в вольтах (сокращенно В). Второй: имеется в виду ток, который течет именно через этот нагреватель, а не вообще через автомат. Ток измеряется в амперах (сокращенно А).
Закон Ома для участка электрической цепи: Ток (А) = Напряжение на участке (В) / Сопротивление участка (Ом) или I = U / R
Перекал нагревателя определяется значением так называемой поверхностной нагрузки p, которую мы выше и посчитали. На практике для каждого типа нагревателя существуют предельные значения p, зависящие от материала нагревателя, диаметра и температуры. С хорошим приближением для проволоки из отечественного сплава Х23Ю5Т любого диаметра (1,5-4 мм) можно пользоваться значением 1,4-1,6 Вт/см2 для температуры 1200-1250oC.
Физически перекал можно связать с разницей температуры на поверхности проволоки и внутри ее. Тепло выделяется во всем объеме, поэтому чем выше поверхностная нагрузка, тем сильнее будут отличаться эти температуры. При температуре на поверхности, близкой к предельной рабочей температуре, температура в сердцевине проволоки может приблизится к температуре плавления.
|
Поверхностная нагрузка выше предельной, еще чуть-чуть и проволока перегорит. |
Нормальная поверхностная нагрузка. |
Если печь проектируется для невысоких температур, поверхностную нагрузку можно выбрать побольше, например, 2 - 2,5 Вт/см2 для 1000oC. Здесь можно сделать грустное замечание: настоящий кантал (это оргинальный сплав, аналогом которого является российский фехраль Х23Ю5Т) допускает p до 2,5 при 1250oC.
Особенности намотки, установки, эксплуатации.
Проволока удобна тем, что ее можно намотать в спираль, а спираль потом растянуть так, как удобно. Считается, что диаметр навивки должен быть больше 6-8 диаметров проволоки. Оптимальным шагом между витками является 2-2,5 диаметра проволоки. Но наматывать надо виток к витку: растянуть спираль очень легко, сжать - гораздо труднее.
Для нихромовой провлоки марок Х20Н80 или Х15Н60 минимальным диаметром навивки спиралей должна быть оправка диаметром не менее 5-6 диаметров навиваемой проволоки.
Толстая проволока может лопнуть во время намотки. Идеально проводить намотку на токарном станке на очень медленной скорости вращения оправки. Сплав Х23Ю5Т выпускается отпущенным и неотпущенным.