Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
V praxi domáceho remeselníka je potrebné opraviť alebo navrhnúť vykurovacie zariadenia. Môžu to byť rôzne pece, spájkovačky a rezačky. Najčastejšie sa používa pre túto špirálu alebo drôt od nichromu. Hlavnou úlohou je určiť dĺžku a prierez materiálu. V tomto článku budeme hovoriť o tom, ako vypočítať dĺžku nichromového drôtu alebo špirály z hľadiska výkonu, odporu a teploty.Základné informácie a značka nichromu
Nichrom je zliatina niklu a chrómu s prídavkom mangánu, kremíka, železa, hliníka. Tieto materiálové parametre závisia od špecifického pomeru látok v zliatine, ale v priemere ležia v rozmedzí:
- elektrický odpor - 1, 05-1, 4 ohm * mm 2 / m (v závislosti od triedy zliatiny);
- teplotný koeficient odporu - (0, 1-0, 25) · 10 −3 K −1 ;
- pracovná teplota - 1100 ° C;
- teplota topenia - 1400 ° C;
V tabuľkách je odpor často udávaný v µOhm * m (alebo 10 -6 Ohm * m) - rovnaké číselné hodnoty, rozdiel v rozmeroch.
V súčasnosti existujú dve z najbežnejších značiek nichromového drôtu:
- Cr20Ni80. Skladá sa zo 74% niklu a 23% chrómu, ako aj 1% železa, kremíka a mangánu. Vodiče tejto značky môžu byť použité pri teplotách do 1250 ° C, bod tavenia je 1400 ° C. Tiež má zvýšený elektrický odpor . Zliatina sa používa na výrobu prvkov vykurovacích zariadení. Rezistivita je 1, 03-1, 18 uOhmm;
- H15N60. Zloženie: 60% niklu, 25% železa, 15% chrómu. Pracovná teplota nie je vyššia ako 1150 ° C. Teplota topenia - 1390 ° C. Obsahuje viac železa, ktoré zvyšuje magnetické vlastnosti zliatiny a zvyšuje jej odolnosť proti korózii.
Dozviete sa viac o značkách a vlastnostiach týchto zliatin z GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 a ďalších.
Ako už bolo spomenuté, nichromový drôt sa používa všade tam, kde sú potrebné vykurovacie prvky. Vysoká odolnosť a teplota topenia umožňujú použitie nichrómu ako základu pre rôzne ohrievacie prvky, od varnej kanvice alebo sušičky, až po muflovú pec.
Metódy výpočtu
Odolnosťou
Pozrime sa, ako vypočítať dĺžku nichromového drôtu pre výkon a odpor. Výpočet začína určením požadovaného výkonu. Predstavte si, že potrebujeme niť z nitrom pre malú spájkovačku s kapacitou 10 wattov, ktorá bude fungovať z 12V zdroja. K tomu máme drôt s priemerom 0, 12 mm.
Najjednoduchší výpočet dĺžky nichrómu na výkone bez ohrevu sa vykonáva nasledovne:
Určite silu prúdu:
P = UI
I = P / U = 10/12 = 0, 83 A
Odpor nikuromového drôtu vypočítame podľa Ohmovho zákona:
R = U / I = 12 / 0, 83 = 14, 5 Ohmov
Dĺžka kábla je:
l = sr / ρ,
kde S je plocha prierezu, p je odpor.
Alebo podľa nasledujúceho vzorca:
l = (Rπd2) / 4 p
Ale najprv musíte vypočítať odpor pre nichrom drôt s priemerom 0, 12 mm. Záleží na priemere - čím viac je, tým je odpor menší.
L = (14, 5 * 3, 14 * 0, 12 2) / 4 x 1, 1 = 0, 149m = 14, 9 cm
To isté možno vziať z tabuľky GOST 12766.1-90. 8, kde je hodnota uvedená v 95, 6 Ohm / m, ak ju spočítame, potom dostaneme takmer to isté:
L = R = R = 14, 4 / 95, 6 = 0, 151m = 15, 1 cm
Pre 10 W ohrievač, ktorý je napájaný 12V, potrebujete 15, 1 cm.
Ak potrebujete vypočítať počet závitov špirály tak, aby bol z nichromového drôtu takej dĺžky, potom použite nasledujúci vzorec:
Dĺžka jednej odbočky:
1 = π (D + d / 2),
Počet otočení:
N = L / (π (D + d / 2)),
kde L a d sú dĺžka a priemer drôtu, D je priemer tyče, na ktorej bude špirála navinutá.
Predpokladajme, že niťromový drôt navinieme na tyč s priemerom 3 mm, potom sa výpočty vykonajú v milimetroch:
N = 151 / (3, 14 (3 + 0, 12 / 2)) = 15, 71 otáčok
Súčasne je však potrebné vziať do úvahy, či takýto úsek je schopný odolať tomuto prúdu s nikyromom. Nižšie sú uvedené podrobné tabuľky na určenie maximálneho povoleného prúdu pri špecifickej teplote pre špecifické úseky. Jednoducho povedané - určujete, koľko stupňov by sa mal kábel zahriať a zvoliť jeho prierez pre vypočítaný prúd.
Tiež si všimnite, že ak je ohrievač vo vnútri kvapaliny, potom prúd môže byť zvýšený 1, 2-1, 5 krát, a ak je v uzavretom priestore, potom naopak - znížiť.
Podľa teploty
Problémom vyššie uvedeného výpočtu je, že uvažujeme odolnosť studenej špirály pozdĺž priemeru nichromového vlákna a jeho dĺžky. Závisí to však od teploty a zároveň je potrebné vziať do úvahy, za akých podmienok to bude možné dosiahnuť. Ak je tento výpočet stále použiteľný na rezanie peny alebo ohrievača, bude pre muflovú pec príliš hrubý.
Uveďme príklad výpočtov pre nichromovú pec.
Po prvé, určiť jeho objem, povedzme 50 litrov, potom určiť silu, pre to je pravidlo:
- do 50 litrov - 100 W / l;
- 100-500 litrov - 50-70 W / l.
Potom v našom prípade:
P = P emp * V = 50 * 100 = 5 kW.
Ďalej zvážte aktuálnu silu a odpor:
Pre 220V:
I = 5000/220 = 22, 7 ampéra
R = 220 / 22, 7 = 9, 7 ohmov
Pre 380V pri pripojení špirál s hviezdou bude výpočet nasledovný.
Rozdeľujeme moc na 3 fázy:
Pf = 5/3 = 1, 66 kW na fázu
Pri pripojení hviezdou sa na každú vetvu aplikuje 220V (fázové napätie sa môže líšiť v závislosti od elektrickej inštalácie), potom prúd:
I = 1660/220 = 7, 54 A
odpor:
R = 220 / 7, 54 = 29, 1 ohm
Pre zapojenie delta vypočítame napätie siete 380V:
I = 1660/380 = 4, 36 A
R = 380 / 4, 36 = 87, 1 ohm
Pri určovaní priemeru sa berie do úvahy špecifický povrchový výkon ohrievača. Vypočítajte dĺžku, vezmeme špecifický odpor z tabuľky. 8. GOST 12766.1-90, ale najprv určiť priemer.
Na výpočet špecifického povrchového výkonu pece podľa vzorca.
Beff (závisí od povrchu prijímajúceho teplo) a (koeficient účinnosti žiarenia) sa volia podľa nasledujúcich tabuliek.
Takže na ohrev pece na 1000 stupňov, vezmeme teplotu špirály na 1100 stupňov, potom podľa výberovej tabuľky B ef zvolíme hodnotu 4, 3 W / cm 2 a podľa výberovej tabuľky a = 0, 2.
V prídavku = In eff * a = 4, 3 x 0, 2 = 0, 86 W / cm2 = 0, 86 x 10 4 W / m2
Priemer je určený vzorcom:
p t - odpor materiálu ohrievača v danom t, je určený podľa GOST 12766.1, tabuľka 9 (uvedené nižšie).
Pre nichróm Х80Н20 - 1, 025
р т = р 20 * р 1000 = 1, 13 * 10 6 * 1, 025 = 1, 15 * 10 6 Ohm / mm
Potom sa pripojte k trojfázovej sieti v rámci schémy „Star“:
d = 1, 23 mm
Dĺžka sa vypočíta podľa vzorca:
L = 42m
Skontrolujte hodnoty:
L = R / (p * k) = 29, 1 / (0, 82 x 1, 033) = 34 m
Hodnoty sa líšia v dôsledku vysokej teploty špirály, skúška neberie do úvahy množstvo faktorov. Preto berieme dĺžku 1 špirály - 42 m, potom pre tri špirály potrebujeme 126 metrov nichromu 1, 3 mm.
záver
Môžete tak vypočítať dĺžku drôtu pre špirálu nichromu a určiť požadovaný priemer podľa výkonu, prierezu a teploty. Je dôležité zvážiť:
- environmentálne podmienky;
- usporiadanie vykurovacích telies;
- teplota cievky;
- teplota, na ktorú sa musí povrch zahriať, a iné faktory.
Ani vyššie uvedený výpočet, napriek svojej zložitosti, nemožno nazvať dostatočne presným. Pretože výpočet výhrevných prvkov je termodynamikou pevných látok a možno citovať viacero faktorov, ktoré ovplyvňujú jej výsledky, napríklad tepelnú izoláciu pece a tak ďalej.
V praxi sa po odhadovaných výpočtoch pridajú alebo odstránia špirály v závislosti od získaného výsledku, alebo sa na jeho nastavenie použijú teplotné snímače a zariadenia.
Materiály na túto tému:
- Ako vyrobiť indukčný kotol vlastnými rukami
- Výpočet prierezu kábla pre výkon a prúd
- Ako vypočítať odpor vodiča