Tento článok poskytuje základné informácie o materiáloch najbežnejších pri výrobe ohrievačov elektrické rúry, ako aj metódy a príklady ich výpočtu (výpočet ohrievačov pre elektrické pece).

Ohrievače. Materiály na výrobu ohrievačov

Požiadavky na ohrievače

• Ohrievače musia mať dostatočnú tepelnú odolnosť (odolnosť voči vodnému kameňu) a tepelnú odolnosť. Tepelná odolnosť - mechanická pevnosť pri vysokých teplotách. Tepelná odolnosť - odolnosť kovov a zliatin proti plynovej korózii pri vysokých teplotách (vlastnosti tepelnej odolnosti a tepelnej odolnosti sú bližšie popísané na stránke).
• Ohrievač v elektrickej peci musia byť vyrobené z materiálu s vysokým elektrickým odporom. Rozprávanie jednoduchým jazykom, tým vyššie elektrický odpor materiál, tým viac sa zahrieva. Preto, ak vezmete materiál s menším odporom, budete potrebovať ohrievač dlhšie a s menšou prierezovou plochou. Nie vždy je možné umiestniť do rúry dostatočne dlhý ohrievač. Za úvahu stojí aj to, čím väčší je priemer drôtu, z ktorého je ohrievač vyrobený, tým dlhšia je jeho životnosť . Príkladmi materiálov s vysokým elektrickým odporom sú chrómniklová zliatina, železo-chróm-hliníková zliatina, čo sú presné zliatiny s vysokým elektrickým odporom.
• Nízkoteplotný koeficient odporu je základným faktorom pri výbere materiálu pre ohrievač. To znamená, že pri zmene teploty sa elektrický odpor materiálu ohrievač veľa sa nemení. Ak je teplotný koeficient elektrického odporu vysoký, na zapnutie pece v studenom stave je potrebné použiť transformátory, ktoré spočiatku poskytujú znížené napätie.
• Fyzikálne vlastnosti materiálov ohrievača musia byť konštantné. Niektoré materiály, ako napríklad karborundum, čo je nekovový ohrievač, môžu časom zmeniť svoje vlastnosti. fyzikálne vlastnosti, najmä elektrický odpor, ktorý sťažuje ich prevádzkové podmienky. Na stabilizáciu elektrického odporu sa používajú transformátory s veľkým počtom krokov a rozsahom napätia.
• Kovové materiály musia mať dobré technologické vlastnosti a to: ťažnosť a zvariteľnosť, aby sa dali zhotoviť drôt, páska, a z pásky - vykurovacie prvky komplexnej konfigurácie. Tiež ohrievače môžu byť vyrobené z nekovov. Nekovové ohrievače sú lisované alebo tvarované do hotového výrobku.

Materiály na výrobu ohrievačov

Vyššie uvedené zliatiny majú dobré vlastnosti tepelná odolnosť a tepelná odolnosť, takže môžu pracovať pri vysokých teplotách. dobre tepelná odolnosť poskytuje ochranný film oxidu chrómu, ktorý sa tvorí na povrchu materiálu. Teplota topenia filmu je vyššia ako teplota topenia samotnej zliatiny, pri zahrievaní a chladení nepraská.

Uveďme porovnávací popis nichrómu a fechralu.
Výhody nichrómu:

• dobré mechanické vlastnosti pri nízkych aj vysokých teplotách;
• zliatina je odolná voči tečeniu;
• má dobré technologické vlastnosti - ťažnosť a zvárateľnosť;
• dobre spracované;
• nestarne, je nemagnetická.

• vysoké náklady na nikel - jedna z hlavných zložiek zliatiny;
• nižšie prevádzkové teploty v porovnaní s fechralom.

• lacnejšia zliatina v porovnaní s nichrómom, pretože neobsahuje ;
• má lepšiu tepelnú odolnosť v porovnaní s nichrómom, napríklad fechral X23Yu5T môže pracovať pri teplotách až 1400 °C (1400 °C je maximálna prevádzková teplota pre ohrievač vyrobený z drôtu Ø 6,0 mm alebo viac; Ø 3,0 - 1350 °C; Ø 1,0 - 1225 °C;

• krehká a slabá zliatina, tieto negatívne vlastnosti sú obzvlášť výrazné potom, čo bola zliatina pri teplotách nad 1000 °C;
• pretože Keďže fechral obsahuje železo, táto zliatina je magnetická a môže hrdzavieť vo vlhkej atmosfére pri normálnych teplotách;
• má nízku odolnosť proti tečeniu;
• interaguje so šamotovou výstelkou a oxidmi železa;
• Počas prevádzky sa fechralové ohrievače výrazne predlžujú.

Nedávno boli vyvinuté zliatiny typu Kh15N60Yu3 a Kh27N70YUZ, t.j. s prídavkom 3% hliníka, čo výrazne zlepšilo tepelnú odolnosť zliatin, a prítomnosť niklu prakticky eliminovala nevýhody zliatin železa, chrómu a hliníka. Zliatiny Kh15N60YUZ, Kh27N60YUZ neinteragujú so šamotom a oxidmi železa, sú pomerne dobre spracované, mechanicky pevné a nie sú krehké. Maximálna prevádzková teplota zliatiny X15N60YUZ je 1200 °C.

Okrem vyššie uvedených zliatin na báze niklu, chrómu, železa a hliníka sa na výrobu ohrievačov používajú aj ďalšie materiály: žiaruvzdorné kovy, ako aj nekovy.

Z nekovov na výrobu ohrievačov sa používa karborundum, disilicid molybdénu, uhlie a grafit. Karborundové a molybdénové disilicidové ohrievače sa používajú vo vysokoteplotných peciach. V peciach s ochrannou atmosférou sa používajú ohrievače uhlia a grafitu.

Zo žiaruvzdorných materiálov možno ako ohrievače použiť tantal a niób. Používajú sa vo vysokoteplotných vákuových peciach a peciach s ochrannou atmosférou molybdénové ohrievače A volfrám. Molybdénové ohrievače môžu pracovať do teplôt 1700 °C vo vákuu a do 2200 °C v ochrannej atmosfére. Tento teplotný rozdiel je spôsobený odparovaním molybdénu pri teplotách nad 1700 °C vo vákuu. Volfrámové ohrievače môžu pracovať až do 3000 °C. V špeciálnych prípadoch sa používajú ohrievače vyrobené z tantalu a nióbu.

Výpočet ohrievačov elektrickej pece

Je tiež potrebné určiť materiál, z ktorého by mal byť vyrobený. ohrievače(o tomto bode sa v článku nehovorí). V tomto článku sa ako materiál pre ohrievače uvažuje presná chrómniklová zliatina s vysokým elektrickým odporom, ktorá je jednou z najpopulárnejších pri výrobe vykurovacích telies.

Určenie priemeru a dĺžky ohrievača (nichrómový drôt) pre daný výkon pece (jednoduchý výpočet)

Príklad výpočtu priemeru a dĺžky vykurovacieho telesa

Počiatočné údaje:
Napájanie zariadenia P = 800 W; sieťové napätie U = 220 V; teplota ohrievača 800 °C. Ako vykurovacie teleso sa používa nichromový drôt X20N80.

1. Najprv musíte určiť silu prúdu, ktorý bude prechádzať cez vykurovacie teleso:
I=P/U = 800/220 = 3,63 A.

2. Teraz musíte nájsť odpor ohrievača:
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 Ohm;

3. Na základe hodnoty sily prúdu získanej v kroku 1 prechádzajúcim nichrómový ohrievač, musíte vybrať priemer drôtu. A tento bod je dôležitý. Ak napríklad pri prúde 6 A použijete nichrómový drôt s priemerom 0,4 mm, zhorí. Preto po výpočte sily prúdu je potrebné vybrať vhodnú hodnotu priemeru drôtu z tabuľky. V našom prípade pre prúd 3,63 A a teplotu ohrievača 800 °C zvolíme nichrómový drôt s priemerom d = 0,35 mm a plocha prierezu S = 0,096 mm2.

Všeobecné pravidlo výber priemeru drôtu možno formulovať nasledovne: je potrebné vybrať drôt, ktorého prípustná prúdová sila nie je menšia ako vypočítaná prúdová sila prechádzajúca ohrievačom. Aby ste ušetrili materiál ohrievača, mali by ste zvoliť drôt s najbližšou vyššou (ako je vypočítaná) prípustná sila prúdu.

stôl 1

• ak sú ohrievače umiestnené vo vnútri ohrievanej kvapaliny, potom sa zaťaženie (prípustný prúd) môže zvýšiť o 1,1 - 1,5 krát;
• pri uzavretom usporiadaní ohrievačov (napríklad v komorových elektrických peciach) je potrebné znížiť zaťaženie 1,2 - 1,5 krát (menší koeficient sa berie pre hrubší drôt, väčší pre tenší drôt).

Takto získame dĺžku ohrievača:
l = R S / p = 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 m.

V tomto príklade je ako ohrievač použitý nichrómový drôt Ø 0,35 mm. V súlade s „Drôt vyrobený z presných zliatin s vysokým elektrickým odporom. technické údaje" nominálna hodnota elektrického odporu nichrómového drôtu triedy X20N80 je 1,1 Ohm mm 2 / m ( ρ = 1,1 Ohm mm 2 / m), pozri tabuľku. 2.

Výsledkom výpočtov je požadovaná dĺžka nichrómového drôtu, ktorá je 5,3 m, priemer - 0,35 mm.

tabuľka 2

Určenie priemeru a dĺžky ohrievača (nichrómový drôt) pre danú pec (podrobný výpočet)

1. Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je vypočítať objem komory vo vnútri rúry. V tomto prípade si vezmime h = 490 mm, d = 350 mm a l = 350 mm (výška, šírka a hĺbka). Tak dostaneme objem V = h d l = 490 · 350 · 350 = 60 · 10 6 mm 3 = 60 l (objemová miera).

2. Ďalej je potrebné určiť výkon, ktorý má rúra produkovať. Výkon sa meria vo wattoch (W) a určuje sa pomocou pravidlo palca: pre elektrickú rúru s objemom 10 - 50 litrov je merný výkon 100 W/l (Watt na liter objemu), pre objem 100 - 500 litrov - 50 - 70 W/l. Vezmime si špecifický výkon 100 W/l pre danú pec. Výkon ohrievača elektrickej pece by teda mal byť P = 100 · 60 = 6000 W = 6 kW.

Stojí za zmienku, že s výkonom 5-10 kW ohrievače sa zvyčajne vyrábajú jednofázové. Pri vysokých výkonoch, aby sa zabezpečilo rovnomerné zaťaženie siete, sú ohrievače vyrobené trojfázové.

3. Potom musíte nájsť prúd prechádzajúci ohrievačom I=P/U , Kde P - výkon ohrievača, U - napätie na ohrievači (medzi jeho koncami) a odpor ohrievača R=U/I .

Môže existovať dve možnosti pripojenia k elektrickej sieti:

• do jednofázovej domácej siete - potom U = 220 V;
• do priemyselnej siete trojfázového prúdu - U = 220 V (medzi nulovým vodičom a fázou) alebo U = 380 V (medzi dvoma ľubovoľnými fázami).

I=P/U = 6000 / 220 = 27,3 A - prúd prechádzajúci ohrievačom.
Ďalej musíte určiť odpor ohrievača pece.
R=U/I = 220 / 27,3 = 8,06 Ohm.

Obrázok 1 Ohrievač drôtu v sieti s jednofázovým prúdom

Požadované hodnoty priemeru drôtu a jeho dĺžky budú určené v odseku 5 tohto odseku.

Pri tomto type zapojenia je záťaž rozložená rovnomerne na tri fázy, t.j. 6 / 3 = 2 kW na fázu. Potrebujeme teda 3 ohrievače. Ďalej je potrebné zvoliť spôsob priameho pripojenia ohrievačov (záťaží). Môžu existovať 2 spôsoby: „HVIEZDA“ alebo „TRIANGLE“.

Stojí za zmienku, že v tomto článku sú vzorce na výpočet aktuálnej sily ( ja ) a odpor ( R ) Pre trojfázová sieť nezaznamenané v klasickej forme. Deje sa tak, aby sa nekomplikovala prezentácia materiálu o výpočtových ohrievačoch s elektrickými pojmami a definíciami (napríklad fázové a lineárne napätia a prúdy a vzťahy medzi nimi nie sú uvedené). Klasický prístup a vzorce na výpočet trojfázových obvodov možno nájsť v odbornej literatúre. V tomto článku sú niektoré matematické transformácie vykonávané na klasických vzorcoch pred čitateľom skryté, čo nemá žiadny vplyv na konečný výsledok.

Pri pripájaní typu „STAR“. ohrievač je zapojený medzi fázu a nulu (pozri obr. 2). V súlade s tým bude napätie na koncoch ohrievača U = 220 V.
I=P/U = 2000 / 220 = 9,10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 ohmov.

Obrázok 2 Ohrievač drôtu v sieti s trojfázovým prúdom. Spojenie STAR

Pri pripájaní typu „TRIANGLE“. ohrievač je zapojený medzi dve fázy (pozri obr. 3). V súlade s tým bude napätie na koncoch ohrievača U = 380 V.
Prúd prechádzajúci ohrievačom -
I=P/U = 2000 / 380 = 5,26 A.
Odpor jedného ohrievača -
R=U/I = 380/ 5,26 = 72,2 Ohm.

Obrázok 3 Ohrievač drôtu v sieti s trojfázovým prúdom. Zapojenie podľa schémy "TRIANGLE".

4. Po určení odporu ohrievača s príslušným pripojením k elektrickej sieti je potrebné zvoliť priemer a dĺžku drôtu.

Pri určovaní vyššie uvedených parametrov je potrebné analyzovať špecifický výkon plošného ohrievača, t.j. výkon, ktorý sa uvoľňuje na jednotku plochy. Povrchový výkon ohrievača závisí od teploty ohrievaného materiálu a od konštrukcie ohrievačov.

Príklad
Z predchádzajúcich výpočtových bodov (pozri odsek 3 tohto odseku) poznáme odpor ohrievača. Za 60 litrový sporák pri jednofázovom zapojení je R = 8,06 Ohm. Vezmime si ako príklad priemer 1 mm. Potom je potrebné získať požadovaný odpor l = R / p = 8,06 / 1,4 = 5,7 m nichrómový drôt, kde ρ - nominálna hodnota elektrického odporu 1 m drôtu, [Ohm/m]. Hmotnosť tohto kusu nichrómového drôtu bude m = l μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 kg = 40 g, kde μ - hmotnosť 1 m drôtu. Teraz musíte určiť povrchovú plochu kusu drôtu dlhého 5,7 m. S = l π d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 cm2, kde l – dĺžka drôtu [cm], d – priemer drôtu [cm]. Z plochy 179 cm2 by sa teda malo uvoľniť 6 kW. Vyriešením jednoduchého pomeru zistíme, že výkon sa uvoľňuje z 1 cm2 p = P/S = 6000 / 179 = 33,5 W, kde β - povrchový výkon ohrievača.

Výsledná povrchová sila je príliš vysoká. Ohrievač sa roztopí, ak sa zahreje na teplotu, ktorá by poskytla výslednú hodnotu povrchového výkonu. Táto teplota bude vyššia ako teplota topenia materiálu ohrievača.

Uvedený príklad je ukážkou nesprávneho výberu priemeru drôtu, ktorý bude použitý na výrobu ohrievača. V odseku 5 tohto odseku bude uvedený príklad s správny výber priemer.

Pre každý materiál sa v závislosti od požadovanej teploty ohrevu určí prípustná hodnota plošného výkonu. Dá sa určiť pomocou špeciálnych tabuliek alebo grafov. Tieto výpočty používajú tabuľky.

Pre vysokoteplotné pece(pri teplotách nad 700 - 800 °C) prípustný plošný výkon, W/m2, je rovný β dodatočné = β eff · α , Kde β ef – plošný výkon ohrievačov v závislosti od teploty teplonosného média [W/m2], α – koeficient účinnosti žiarenia. β ef vybrané podľa tabuľky 3, α - podľa tabuľky 4.

Ak nízkoteplotná rúra(teplota nižšia ako 200 - 300 °C), potom prípustný plošný výkon možno považovať za rovný (4 - 6) · 10 4 W/m2.

Tabuľka 3

Tabuľka 4

Drôtené špirály, polouzavreté v drážkach obloženia

Drôtené špirály na policiach v tubách

Drôtené cikcakové (tyčové) ohrievače

Predpokladajme, že teplota ohrievača je 1000 °C a obrobok chceme ohriať na teplotu 700 °C. Potom podľa tabuľky 3 vyberáme β ef = 8,05 W/cm2, α = 0,2, β dodatočné = β eff · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 W/cm2 = 1,61 · 104 W/m2.

5. Po určení prípustného plošného výkonu ohrievača je potrebné nájdite jeho priemer(pre drôtené ohrievače) príp šírka a hrúbka(pre páskové ohrievače), ako aj dĺžka.

Priemer drôtu možno určiť pomocou nasledujúceho vzorca: d - priemer drôtu, [m]; P - výkon ohrievača, [W]; U - napätie na koncoch ohrievača, [V]; β dodatočný - prípustný plošný výkon ohrievača, [W/m 2 ]; ρ t - špecifický odpor materiálu ohrievača pri danej teplote [Ohm m].
ρ t = ρ 20 k , Kde ρ 20 - špecifický elektrický odpor materiálu ohrievača pri 20 °C, [Ohm m] k - korekčný faktor pre výpočet zmien elektrického odporu v závislosti od teploty (o ).

Dĺžku drôtu je možné určiť pomocou nasledujúceho vzorca:
l - dĺžka drôtu, [m].

Vyberte priemer a dĺžku drôtu z nichrom X20N80. Špecifický elektrický odpor materiálu ohrievača je
ρ t = ρ 20 k = 1,13 · 10 -6 · 1,025 = 1,15 · 10 -6 Ohm m.

Jednofázová domáca sieť
Pre 60 litrový sporák pripojený k jednofázovej domácej sieti je z predchádzajúcich etáp výpočtu známe, že výkon kachlí je P = 6000 W, napätie na koncoch ohrievača - U = 220 V, prípustný výkon plošného ohrievača β dodatočný = 1,6 · 104 W/m2. Potom dostaneme

Výsledná veľkosť musí byť zaokrúhlená na najbližší väčší štandard. Štandardné veľkosti pre nichrómový a fechrálny drôt nájdete v, Príloha 2, tabuľka 8. V tomto prípade najbližšie veľké štandardná veľkosť je Ø 2,8 mm. Priemer ohrievača d = 2,8 mm.

Dĺžka ohrievača l = 43 m.

Niekedy je tiež potrebné určiť hmotnosť požadované množstvo drôt.
m = l μ , Kde m - hmotnosť kusu drôtu, [kg]; l - dĺžka drôtu, [m]; μ - merná hmotnosť (hmotnosť 1 metra drôtu), [kg/m].

V našom prípade hmotnosť ohrievača m = l μ = 43 · 0,052 = 2,3 kg.

Tento výpočet udáva minimálny priemer drôtu, pri ktorom môže byť za daných podmienok použitý ako ohrievač. Z hľadiska úspory materiálu je tento výpočet optimálny. V tomto prípade je možné použiť aj drôt s väčším priemerom, ale potom sa jeho množstvo zvýši.

Vyšetrenie
Výsledky výpočtu možno skontrolovať nasledujúcim spôsobom. Získal sa priemer drôtu 2,8 mm. Potom bude dĺžka, ktorú potrebujeme
l = R / (ρ k) = 8,06 / (0,179 ± 1,025) = 43 m, kde l - dĺžka drôtu, [m]; R - odpor ohrievača, [Ohm]; ρ - menovitá hodnota elektrického odporu 1 m drôtu, [Ohm/m]; k - korekčný faktor na výpočet zmien elektrického odporu v závislosti od teploty.
Táto hodnota je rovnaká ako hodnota získaná z iného výpočtu.

Teraz musíme skontrolovať, či povrchový výkon ohrievača, ktorý sme si vybrali, neprekročí povolený povrchový výkon, ktorý bol zistený v kroku 4. p = P/S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 W/cm2. Prijatá hodnota β = 1,59 W/cm 2 nepresahuje β dodatočný = 1,6 W/cm2.

Výsledky
Ohrievač si teda vyžiada 43 metrov nichrómového drôtu X20N80 s priemerom 2,8 mm, čo je 2,3 kg.

Trojfázová priemyselná sieť
Môžete tiež nájsť priemer a dĺžku drôtu potrebného na výrobu ohrievačov pecí pripojených k trojfázovej sieti.

Ako je uvedené v odseku 3, každý z troch ohrievačov má výkon 2 kW. Poďme zistiť priemer, dĺžku a hmotnosť jedného ohrievača.

Spojenie STAR(pozri obr. 2)

V tomto prípade je najbližšia väčšia štandardná veľkosť Ø 1,4 mm. Priemer ohrievača d = 1,4 mm.

Dĺžka jedného ohrievača l = 30 m.
Hmotnosť jedného ohrievača m = l μ = 30 · 0,013 = 0,39 kg.

Vyšetrenie
Získal sa priemer drôtu 1,4 mm. Potom bude dĺžka, ktorú potrebujeme
l = R / (ρ k) = 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 m.

p = P/S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 W/cm2, neprekračuje prípustnú hranicu.

Výsledky
Pre tri ohrievače zapojené v konfigurácii „STAR“ budete potrebovať
l = 3 30 = 90 m drôtu, čo je
m = 3 · 0,39 = 1,2 kg.

Spojenie TROJUHOLNÍK(pozri obr. 3)

V tomto prípade je najbližšia väčšia štandardná veľkosť Ø 0,95 mm. Priemer ohrievača d = 0,95 mm.

Dĺžka jedného ohrievača l = 43 m.
Hmotnosť jedného ohrievača m = l μ = 43 · 0,006 = 0,258 kg.

Vyšetrenie
Získal sa priemer drôtu 0,95 mm. Potom bude dĺžka, ktorú potrebujeme
l = R / (ρ k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 m.

Táto hodnota sa prakticky zhoduje s hodnotou získanou ako výsledok iného výpočtu.

Hrúbka povrchu bude p = P/S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 W/cm2, neprekračuje povolenú hranicu.

Výsledky
Pre tri ohrievače zapojené v konfigurácii TRIANGLE budete potrebovať
l = 3 43 = 129 m drôtu, čo je
m = 3 · 0,258 = 0,8 kg.

Ak porovnáte vyššie uvedené 2 možnosti pripojenia ohrievačov k trojfázovej prúdovej sieti, všimnete si to „STAR“ vyžaduje drôt s väčším priemerom ako „TRIANGLE“ (1,4 mm oproti 0,95 mm), aby sa dosiahol daný výkon pece 6 kW. V čom požadovaná dĺžka nichrómového drôtu pri pripojení podľa schémy „STAR“ je menšia ako dĺžka drôtu pri pripojení podľa typu „TRIANGLE“(90 m oproti 129 m), a požadovaná hmotnosť je naopak väčšia (1,2 kg vs. 0,8 kg).

Špirálový výpočet

Vzťah medzi stúpaním špirály a jej priemerom a priemerom drôtu je volený tak, aby uľahčil umiestnenie ohrievačov v peci, zabezpečil ich dostatočnú tuhosť, eliminoval lokálne prehrievanie závitov samotnej špirály do v maximálnej možnej miere a zároveň nebránia prenosu tepla z nich do výrobkov.

Čím väčší je priemer špirály a čím je jej stúpanie menšie, tým je ľahšie umiestniť ohrievače do pece, ale so zväčšujúcim sa priemerom klesá pevnosť špirály a zvyšuje sa tendencia jej závitov ležať na sebe. . Na druhej strane so zvyšovaním frekvencie vinutia sa zvyšuje tieniaci účinok časti jeho závitov smerujúcej k výrobkom na zvyšok a následne sa zhoršuje využitie jeho povrchu a môže dochádzať aj k lokálnemu prehrievaniu.

Prax vytvorila dobre definované, odporúčané vzťahy medzi priemerom drôtu ( d ), krok ( t ) a priemer špirály ( D ) pre Ø drôtu od 3 do 7 mm. Tieto pomery sú nasledovné: t ≥ 2 d A D = (7÷10) d pre nichróm a D = (4÷6) d - pre menej odolné zliatiny železa, chrómu a hliníka, ako je fechral atď. Pre tenšie drôty pomer D A d , a t Zvyčajne berú viac.

Záver

V príkladoch boli uvažované iba výpočtové metódy drôtené ohrievače. Okrem drôtu vyrobeného z presných zliatin možno na výrobu ohrievačov použiť aj pásku.

Výpočet ohrievačov nie je obmedzený na výber ich veľkostí. Tiež je potrebné určiť materiál, z ktorého by mal byť ohrievač vyrobený, typ ohrievača (drôt alebo páska), typ umiestnenia ohrievačov a ďalšie vlastnosti. Ak je ohrievač vyrobený vo forme špirály, potom je potrebné určiť počet závitov a rozstup medzi nimi.

Dúfame, že článok bol pre vás užitočný. Umožňujeme jeho bezplatnú distribúciu za predpokladu, že je udržiavaný odkaz na našu webovú stránku http://www.site

Ak nájdete nejaké nepresnosti, oznámte nám to na Email info@site alebo pomocou systému Orfus zvýraznením textu s chybou a stlačením Ctrl+Enter.

Bibliografia

• Dyakov V.I. "Typické výpočty pre elektrické zariadenia".
• Zhukov L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. "Zliatiny pre ohrievače".
• Sokunov B.A., Grobová L.S. "Elektrotermické zariadenia (elektrické odporové pece)".
• Feldman I.A., Gutman M.B., Rubin G.K., Shadrich N.I. "Výpočet a návrh odporových ohrievačov elektrickej pece".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Elektrické vykurovacie telesá sa používajú v domácich a priemyselných spotrebičoch. Použitie rôznych ohrievačov je známe každému. Toto elektrické sporáky, fritovacie skrine a rúry, elektrické kávovary, rýchlovarné kanvice a vykurovacie zariadenia rôznych prevedení.

Elektrické ohrievače vody, častejšie označované ako ohrievače vody, obsahujú aj vykurovacie telesá. Základom mnohých vykurovacích prvkov je drôt s vysokým elektrickým odporom. A najčastejšie je tento drôt vyrobený z nichrómu.

Otvorená nichrómová špirála

Najstaršie vykurovacie teleso je možno obyčajná nichrómová špirála. Kedysi sa používali domáce elektrické sporáky, bojlery a ohrievače „kozy“. Mať po ruke nichrómový drôt, ktorý sa dal „zohnať“ vo výrobe, nerobilo žiadne problémy ani vytvorenie špirály s požadovaným výkonom.

Koniec drôtu požadovanej dĺžky sa vloží do rezu kľúča a samotný drôt sa prevlečie medzi dva drevené bloky. Zverák musí byť upnutý tak, aby celá konštrukcia držala tak, ako je znázornené na obrázku. Upínacia sila by mala byť taká, aby drôt prešiel cez tyče s určitým úsilím. Ak je upínacia sila vysoká, drôt sa jednoducho zlomí.

Obrázok 1. Navíjanie nichrómovej špirály

Otáčaním gombíka sa drôt pretiahne drevené kocky, a opatrne, otočte sa, je umiestnený na kovovej tyči. Elektrikári mali vo svojom arzenáli celú sadu kľúčov rôznych priemerov od 1,5 do 10 mm, čo umožňovalo navíjať špirály pre všetky príležitosti.

Vedelo sa, aký priemer má drôt a aká dĺžka je potrebná na navinutie špirály požadovaného výkonu. Tieto magické čísla sa stále dajú nájsť na internete. Obrázok 2 ukazuje tabuľku, ktorá zobrazuje údaje o špirálach rôznych výkonov pri napájacom napätí 220V.

Obrázok 2. Výpočet elektrickej špirály vykurovacieho telesa (pre zväčšenie kliknite na obrázok)

Všetko je tu jednoduché a jasné. Po nastavení požadovaného výkonu a priemeru dostupného nichrómového drôtu zostáva už len odrezať kus požadovanej dĺžky a navinúť ho na tŕň príslušného priemeru. V tomto prípade tabuľka zobrazuje dĺžku výslednej špirály. Čo robiť, ak existuje drôt s priemerom, ktorý nie je uvedený v tabuľke? V tomto prípade sa špirála bude musieť jednoducho vypočítať.

V prípade potreby je výpočet špirály pomerne jednoduchý. Ako príklad je uvedený výpočet pre špirálu z nichrómového drôtu s priemerom 0,45 mm (tento priemer nie je v tabuľke) s výkonom 600 W pri napätí 220 V. Všetky výpočty sa vykonávajú podľa Ohmovho zákona.

Ako previesť ampéry na watty a naopak watty na ampéry:

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

Na to stačí vydeliť daný výkon napätím a získať množstvo prúdu prechádzajúceho špirálou. Výkon vo wattoch, napätie vo voltoch, výsledkom sú ampéry. Všetko je podľa sústavy SI.

Vzorec na výpočet odporu vodiča R=ρ*L/S,

kde ρ je rezistivita vodiča (pre nichróm 1,0÷1,2 Ohm.mm2/m), L je dĺžka vodiča v metroch, S je prierez vodiča v milimetroch štvorcových. Pre vodič s priemerom 0,45 mm bude prierez 0,159 mm2.

Preto L = S * R / ρ = 0,159 * 81 / 1,1 = 1170 mm alebo 11,7 m.

Vo všeobecnosti nie je výpočet taký zložitý. V skutočnosti nie je výroba špirály až taká náročná, čo je nepochybne výhodou bežných nichrómových špirál. Táto výhoda je však kompenzovaná mnohými nevýhodami, ktoré sú vlastné otvoreným cievkam.

V prvom rade ide o pomerne vysokú teplotu ohrevu – 700...800˚C. Vyhrievaná cievka má slabú červenú žiaru, náhodný dotyk môže spôsobiť popáleniny. Okrem toho môže dôjsť k úrazu elektrickým prúdom. Horúca špirála spaľuje vzdušný kyslík a priťahuje prachové častice, ktoré po vyhorení vydávajú veľmi nepríjemnú arómu.

Ale hlavnou nevýhodou otvorených špirál je ich vysoké nebezpečenstvo požiaru. Preto hasičský zbor jednoducho zakazuje používanie ohrievačov s otvorenou špirálou. Takéto ohrievače v prvom rade zahŕňajú takzvanú „kozu“, ktorej dizajn je znázornený na obrázku 3.

Obrázok 3. Domáci ohrievač „koza“.

Takto sa ukázala divoká „koza“: bola vyrobená zámerne neopatrne, jednoducho, dokonca veľmi zle. S takýmto ohrievačom nebudete musieť dlho čakať na oheň. Pokročilejší dizajn takéhoto vykurovacieho zariadenia je znázornený na obrázku 4.

Obrázok 4. Domáca „koza“

Je ľahké vidieť, že špirála je pokrytá kovovým puzdrom, čo zabraňuje kontaktu s vyhrievanými živými časťami. Nebezpečenstvo požiaru takéhoto zariadenia je oveľa menšie, ako je znázornené na predchádzajúcom obrázku.

Kedysi sa v ZSSR vyrábali ohrievače reflektorov. V strede poniklovaného reflektora bola keramická objímka, do ktorej bol naskrutkovaný 500W ohrievač ako žiarovka s objímkou ​​E27. Nebezpečenstvo požiaru takéhoto reflektora je tiež veľmi vysoké. No, nejako v tých dňoch nepremýšľali o tom, k čomu môže viesť použitie takýchto ohrievačov.

Obrázok 5. Reflexný ohrievač

Je celkom zrejmé, že rôzne ohrievače s otvorenou špirálou je možné v rozpore s požiadavkami požiarnej inšpekcie používať len pod prísnym dohľadom: ak opustíte miestnosť, ohrievač vypnite! Ešte lepšie je jednoducho prestať používať tento typ ohrievača.

Vykurovacie telesá s uzavretou špirálou

Aby sa zbavili otvorenej špirály, boli vynájdené rúrkové elektrické ohrievače - vykurovacie telesá. Konštrukcia vykurovacieho telesa je znázornená na obrázku 6.

Obrázok 6. Konštrukcia vykurovacieho telesa

Nichrómová špirála 1 je ukrytá vo vnútri tenkostennej kovovej rúrky 2. Špirála je od rúrky izolovaná výplňou 3 s vysokou tepelnou vodivosťou a vysokým elektrickým odporom. Ako plnivo sa najčastejšie používa periklas (kryštalická zmes oxidu horečnatého MgO, niekedy s prímesami iných oxidov).

Po naplnení izolačnou kompozíciou sa trubica natlakuje a pod vysokým tlakom sa periklas zmení na monolit. Po takejto operácii je špirála pevne upevnená, takže elektrický kontakt s telom - trubicou je úplne vylúčený. Konštrukcia je taká pevná, že ak to vyžaduje konštrukcia vykurovacieho zariadenia, môže sa ohnúť akýkoľvek vykurovací článok. Niektoré vykurovacie telesá majú veľmi bizarný tvar.

Špirála je napojená na kovové vývody 4, ktoré vychádzajú cez izolátory 5. Prívodné vodiče sú pripojené k závitovým koncom vývodov 4 pomocou matíc a podložiek 7. Výhrevné telesá sú v telese zariadenia upevnené maticami a podložkami 6, čím sa zabezpečí , ak je to potrebné, tesnosť spojenia.

V závislosti od prevádzkových podmienok je takýto dizajn celkom spoľahlivý a odolný. To viedlo k veľmi rozšírenému používaniu vykurovacích telies v zariadeniach rôznych účelov a prevedení.

Podľa prevádzkových podmienok sú vykurovacie telesá rozdelené do dvoch veľkých skupín: vzduch a voda. Ale je to len meno. V skutočnosti sú telesá na ohrev vzduchu navrhnuté tak, aby fungovali v rôznych plynových prostrediach. Aj obyčajný atmosférický vzduch je zmesou niekoľkých plynov: kyslíka, dusíka, oxidu uhličitého, dokonca sú tu nečistoty argón, neón, kryptón atď.

Vzduchové prostredie môže byť veľmi rôznorodé. Môže to byť pokojný atmosférický vzduch alebo prúd vzduchu pohybujúci sa rýchlosťou až niekoľko metrov za sekundu, ako v ohrievačoch ventilátorov alebo teplovzdušných pištoliach.

Ohrev plášťa vykurovacieho telesa môže dosiahnuť 450 ˚C alebo aj viac. Preto na výrobu vonkajšieho rúrkového plášťa používajú rôzne materiály. Môže to byť bežná uhlíková oceľ, nehrdzavejúca oceľ alebo žiaruvzdorná, žiaruvzdorná oceľ. Všetko závisí od prostredia.

Na zlepšenie prenosu tepla sú niektoré vykurovacie telesá vybavené rebrami na rúrkach vo forme navinutého kovového pásu. Takéto ohrievače sa nazývajú rebrové. Použitie takýchto prvkov je najvhodnejšie v prostredí s pohybujúcim sa vzduchom, napríklad v ohrievačoch ventilátorov a teplovzdušných pištoliach.

Ohrievacie prvky vody sa tiež nemusia nevyhnutne používať vo vode; toto je všeobecný názov pre rôzne kvapalné médiá. Môže to byť olej, vykurovací olej a dokonca aj rôzne agresívne kvapaliny. Kvapalné vykurovacie telesá, destilátory, elektrické odsoľovacie zariadenia morská voda a jednoducho v titánoch na prevarenie pitnej vody.

Tepelná vodivosť a tepelná kapacita vody je oveľa vyššia ako u vzduchu a iných plynných médií, čo zabezpečuje v porovnaní s prostredím vzduchu lepší a rýchlejší odvod tepla z vykurovacieho telesa. Preto pri rovnakom elektrickom výkone má ohrievač vody menšie geometrické rozmery.

Tu môžeme uviesť jednoduchý príklad: keď voda vrie v bežnej rýchlovarnej kanvici, vykurovacie teleso sa môže zahriať do červena a potom vyhorieť na diery. Rovnaký obrázok možno pozorovať pri bežných kotloch určených na varenie vody v pohári alebo vedre.

Vyššie uvedený príklad jasne ukazuje, že vodné vykurovacie telesá by sa za žiadnych okolností nemali používať na prevádzku vo vzdušnom prostredí. Na ohrev vody je možné použiť vzduchové vykurovacie telesá, ale kým voda zovrie, budete musieť dlho čakať.

Vodným ohrevným telesám neprospeje ani vrstva vodného kameňa, ktorá sa tvorí počas prevádzky. Vodný kameň má spravidla poréznu štruktúru a jeho tepelná vodivosť je nízka. Preto teplo generované špirálou neprechádza dobre do kvapaliny, ale samotná špirála vo vnútri ohrievača sa zahrieva na veľmi vysokú teplotu, čo skôr či neskôr povedie k jej vyhoreniu.

Aby sa tomu zabránilo, odporúča sa pravidelne čistiť vykurovacie telesá pomocou rôznych chemikálií. Napríklad televízne reklamy odporúčajú Calgon na ochranu ohrievačov práčok. Aj keď existuje veľa rôznych názorov na tento liek.

Ako sa zbaviť vodného kameňa

Okrem chemických prostriedkov na ochranu proti vodnému kameňu, rôzne zariadenia. V prvom rade sú to magnetické prevodníky vody. V silnom magnetickom poli kryštály „tvrdých“ solí menia svoju štruktúru, menia sa na vločky a zmenšujú sa. Z takýchto vločiek sa vodný kameň tvorí menej aktívne, väčšina vločiek sa jednoducho zmyje prúdom vody. To zaisťuje ochranu ohrievačov a potrubí pred vodným kameňom. Magnetické filtrové konvertory vyrábajú mnohé zahraničné spoločnosti, ktoré existujú aj v Rusku. Takéto filtre sú dostupné v zadlabacích aj nadzemných typoch.

Elektronické zmäkčovače vody

V poslednej dobe sú čoraz populárnejšie elektronické zmäkčovače vody. Navonok všetko vyzerá veľmi jednoducho. Na potrubí je inštalovaná malá krabica, z ktorej vychádzajú anténne drôty. Drôty sa omotajú okolo potrubia bez toho, aby ste museli dokonca odlepiť farbu. Zariadenie môže byť inštalované na akomkoľvek dostupnom mieste, ako je znázornené na obrázku 7.

Obrázok 7. Elektronický zmäkčovač vody

Jediné, čo potrebujete na pripojenie zariadenia, je 220V zásuvka. Zariadenie je navrhnuté tak, aby bolo zapnuté na dlhú dobu, nie je potrebné ho pravidelne vypínať, pretože jeho vypnutie spôsobí opätovné stvrdnutie vody a opätovnú tvorbu vodného kameňa.

Princíp činnosti zariadenia je redukovaný na vyžarovanie vibrácií v rozsahu ultrazvukových frekvencií, ktoré môžu dosiahnuť až 50 kHz. Frekvencia kmitania sa nastavuje pomocou ovládacieho panela zariadenia. Emisie sú produkované v paketoch niekoľkokrát za sekundu, čo sa dosahuje pomocou vstavaného mikrokontroléra. Oscilačný výkon je nízky, takže takéto zariadenia nepredstavujú žiadnu hrozbu pre ľudské zdravie.

Uskutočniteľnosť inštalácie takýchto zariadení je pomerne ľahké určiť. Všetko závisí od toho, ako tvrdá voda pochádza. vodná fajka. Nepotrebujete tu ani žiadne „abstrúzne“ pomôcky: ak vám po umytí pokožka vyschne, ošpliechajte si dlaždice objavujú sa biele pruhy, v kanvici sa objavuje vodný kameň, práčka perie pomalšie ako na začiatku prevádzky - z kohútika určite tečie tvrdá voda. To všetko môže viesť k poruche vykurovacích telies a následne aj samotných kanvíc alebo práčok.

Tvrdá voda sa zle rozpúšťa čistiace prostriedky- od obyčajného mydla až po trendové pracie prášky. V dôsledku toho musíte pridať viac prášku, ale to pomáha len málo, pretože kryštály soli tvrdosti sa zadržiavajú v tkaninách a kvalita prania zanecháva veľa želaní. Všetky uvedené znaky tvrdosti vody výrečne naznačujú, že je potrebné nainštalovať zmäkčovače vody.

Pripojenie a kontrola vykurovacích telies

Pri pripájaní vykurovacieho telesa je potrebné použiť vodič vhodného prierezu. Tu všetko závisí od prúdu pretekajúceho vykurovacím telesom. Najčastejšie sú známe dva parametre. Ide o výkon samotného ohrievača a napájacie napätie. Na určenie prúdu stačí vydeliť výkon napájacím napätím.

Jednoduchý príklad. Nech je tam vykurovacie teleso s výkonom 1KW (1000W) pre napájacie napätie 220V. Pre takýto ohrievač sa ukáže, že prúd bude

I = P/U = 1000/220 = 4,545A.

Podľa tabuliek umiestnených v PUE môže takýto prúd poskytnúť drôt s prierezom 0,5 mm2 (11A), ale na zabezpečenie mechanickej pevnosti je lepšie použiť drôt s prierezom aspoň 2,5 mm2. Toto je vodič, ktorý sa najčastejšie používa na dodávku elektriny do zásuviek.

Pred pripojením by ste sa však mali uistiť, že aj nové, práve zakúpené vykurovacie teleso je funkčné. Najprv musíte zmerať jeho odpor a skontrolovať neporušenosť izolácie. Výpočet odporu vykurovacieho telesa je pomerne jednoduchý. Aby ste to dosiahli, musíte napájacie napätie rozdeliť na druhú a rozdeliť na výkon. Napríklad pre 1000W ohrievač tento výpočet vyzerá takto:

220*220/1000=48,4 Ohm.

Tento odpor by mal multimeter vykazovať pri pripájaní na svorky vykurovacieho telesa. Ak je špirála zlomená, potom, prirodzene, multimeter ukáže zlom. Ak vezmete vykurovacie teleso iného výkonu, odpor bude prirodzene iný.

Ak chcete skontrolovať integritu izolácie, zmerajte odpor medzi ktoroukoľvek zo svoriek a kovovým telom vykurovacieho telesa. Odpor plniaceho izolátora je taký, že pri akomkoľvek limite merania by mal multimeter vykazovať prerušenie. Ak sa ukáže, že odpor je nulový, potom má špirála kontakt s kovovým telom ohrievača. To sa môže stať aj pri novom, práve zakúpenom vykurovacom telese.

Vo všeobecnosti sa používa na kontrolu izolácie, no nie vždy a nie každý ju má po ruke. Takže kontrola pomocou bežného multimetra je celkom vhodná. Minimálne takáto kontrola musí byť vykonaná.

Ako už bolo spomenuté, vykurovacie telesá je možné ohýbať aj po naplnení izolantom. Existujú ohrievače najrozmanitejších tvarov: vo forme rovnej trubice, tvaru U, zvinutého do krúžku, hada alebo špirály. Všetko závisí od konštrukcie vykurovacieho zariadenia, v ktorom má byť vykurovacie teleso inštalované. Napríklad v prietokový ohrievač vody práčka Používajú sa vykurovacie telesá stočené do špirály.

Niektoré vykurovacie telesá majú ochranné prvky. Najviac jednoduchá ochrana Toto je tepelná poistka. Ak vyhorí, musíte vymeniť celý vykurovací článok, ale nevedie to k požiaru. Existuje aj komplexnejší ochranný systém, ktorý umožňuje použiť vykurovacie teleso po jeho spustení.

Jednou z takýchto ochrán je ochrana založená na bimetalovej platni: teplo z prehriateho vykurovacieho telesa ohýba bimetalovú platňu, čím sa otvorí kontakt a vykurovacie teleso sa vypne. Po poklese teploty na prijateľnú hodnotu sa bimetalová doska uvoľní, kontakt sa uzavrie a vykurovacie teleso je opäť pripravené na prevádzku.

Vykurovacie telesá s termostatom

Pri absencii dodávky teplej vody musíte použiť kotly. Konštrukcia kotlov je pomerne jednoduchá. Toto kovová nádoba, ukrytý v „kožušine“ tepelného izolantu, na vrchu ktorého je ozdobný kovový plášť. V tele je zabudovaný teplomer, ktorý ukazuje teplotu vody. Konštrukcia kotla je znázornená na obrázku 8.

Obrázok 8. Akumulačný kotol

Niektoré kotly obsahujú horčíkovú anódu. Jeho účelom je chrániť ohrievač a vnútornú nádrž kotla pred koróziou. Horčíková anóda je spotrebný materiál a pri údržbe kotla sa musí pravidelne meniť. Ale v niektorých kotloch, zjavne v lacnej cenovej kategórii, takáto ochrana nie je zabezpečená.

Vykurovacie teleso s termostatom sa používa ako vykurovacie teleso v kotloch, konštrukcia jedného z nich je znázornená na obrázku 9.

Obrázok 9. Vykurovacie teleso s termostatom

Plastová krabička obsahuje mikrospínač, ktorý sa spúšťa snímačom teploty kvapaliny (rovná trubica vedľa vykurovacieho telesa). Tvar samotného vykurovacieho telesa môže byť veľmi rôznorodý; Všetko závisí od výkonu a konštrukcie kotla. Stupeň ohrevu sa reguluje polohou mechanického kontaktu, ovládaného bielou okrúhlou rukoväťou umiestnenou v spodnej časti boxu. Sú tu umiestnené aj svorky na prívod elektrického prúdu. Ohrievač je upevnený pomocou závitov.

Mokré a suché vykurovacie telesá

Takýto ohrievač je v priamom kontakte s vodou, preto sa takému vykurovaciemu telesu hovorí „mokrý“. Životnosť „mokrého“ vykurovacieho telesa je 2...5 rokov, potom je potrebné ho vymeniť. Vo všeobecnosti je životnosť krátka.

Pre zvýšenie životnosti vykurovacieho telesa a celého kotla ako celku vyvinula francúzska spoločnosť Atlantic v 90. rokoch minulého storočia dizajn “suchého” vykurovacieho telesa. Zjednodušene povedané, ohrievač bol ukrytý v kovovej ochrannej banke, ktorá zabraňuje priamemu kontaktu s vodou: vo vnútri banky sa zahrieva vykurovacie teleso, ktoré odovzdáva teplo vode.

Prirodzene, teplota banky je oveľa nižšia ako samotné ohrievacie teleso, takže k tvorbe vodného kameňa pri rovnakej tvrdosti vody nedochádza tak intenzívne a do vody sa odovzdáva väčšie množstvo tepla. Životnosť takýchto ohrievačov dosahuje 10...15 rokov. Vyššie uvedené platí pre dobré prevádzkové podmienky, najmä stabilitu napájacieho napätia. Ale aj v dobré podmienky„suché“ výhrevné telesá tiež vyčerpajú svoju životnosť a musia sa vymeniť.

Tu sa ukazuje ďalšia výhoda technológie „suchého“ vykurovacieho telesa: pri výmene ohrievača nie je potrebné vypúšťať vodu z kotla, kvôli čomu by mal byť odpojený od potrubia. Ohrievač jednoducho odskrutkujte a vymeňte za nový.

Spoločnosť Atlantic si svoj vynález samozrejme patentovala, načo začala licenciu predávať iným spoločnostiam. V súčasnosti kotly so „suchým“ vykurovacím telesom vyrábajú aj iné spoločnosti, napríklad Electrolux a Gorenje. Konštrukcia kotla so „suchým“ vykurovacím telesom je znázornená na obrázku 10.

Obrázok 10. Kotol so „suchým“ ohrievačom

Mimochodom, na obrázku je kotol s keramickým steatitovým ohrievačom. Konštrukcia takéhoto ohrievača je znázornená na obrázku 11.

Obrázok 11. Keramický ohrievač

Bežná otvorená špirála vyrobená z vysokoodolného drôtu je pripevnená ku keramickej základni. Teplota ohrevu špirály dosahuje 800 stupňov a do okolia (vzduchu pod ochranným plášťom) sa prenáša konvekciou a sálaním tepla. Prirodzene, takýto ohrievač, keď je aplikovaný na kotly, môže pracovať iba v ochrannom plášti, v prostredí vzduchu je jednoducho vylúčený priamy kontakt s vodou.

Špirála môže byť navinutá v niekoľkých sekciách, o čom svedčí prítomnosť niekoľkých svoriek na pripojenie. To vám umožní zmeniť výkon ohrievača. Maximálny špecifický výkon takýchto ohrievačov nepresahuje 9 W/cm 2 .

Podmienkou normálnej prevádzky takéhoto ohrievača je absencia mechanického namáhania, ohýbania a vibrácií. Povrch by mal byť bez kontaminácie, ako je hrdza a olejové škvrny. A samozrejme, čím stabilnejšie je napájacie napätie, bez prepätia a prepätia, tým bude ohrievač odolnejší.

Ale elektrotechnika nestojí na mieste. Technológie sa vyvíjajú a zdokonaľujú, takže okrem vykurovacích telies sa v súčasnosti vyvinula a úspešne používa široká škála vykurovacích telies. Ide o keramické vykurovacie telesá, karbónové vykurovacie telesá, infračervené vykurovacie telesá, ale to bude téma na iný článok.

Existuje niekoľko typov tandoorového vykurovania. Elektrická metóda je dnes čoraz rozšírenejšia, pretože nevyžaduje nákup paliva, nevypúšťa produkty spaľovania a uľahčuje jej používanie za sporákom.

kolaps

Zariadenie sa zahrieva nahrievaním špirál a následným rovnomerným prenosom tepla. Článok podrobne rozoberá vlastnosti tandoorovej špirály. Tieto informácie vám pomôžu správne vybrať a nainštalovať vykurovacie teleso na kachle.

Čo je tandoorová špirála?

Špirála je dôležitým prvkom tandooru bez nej, zariadenie nebude fungovať. Zohrieva sa pomerne rýchlo. Umožňuje vám dlho udržiavať požadovanú teplotu, čo je obzvlášť dôležité, ak musíte celý deň variť na sporáku.

Takto vyzerá špirála

Vyhrievacie teleso je vyrobené z drôtu s vysokým elektrickým odporom. Dĺžka drôtu je pomerne dlhá, takže je pre pohodlie skrútený. Špirály môžu mať tvar valcov alebo plochých zvitkov a môžu byť vybavené kontaktnými vodičmi. Ohrievače sú pripevnené k peci na keramických alebo kovových základoch so špeciálnymi tepelne odolnými vložkami alebo izolátormi.

Účel špirály

Hlavnou funkciou tandoorovej cievky je žeravenie a následné rovnomerné rozloženie tepla. Na tento účel musí mať prvok tieto vlastnosti:

• Tepelná odolnosť (nezrúti sa pri vysokých teplotách v tandooroch).
• Vysoký prúdový odpor (od toho závisí rýchlosť ohrevu, výsledná teplota a životnosť prvku).
• Stálosť vlastností (nemení sa v závislosti od podmienok prostredia, trvania prevádzky).

Druhy

Najpraktickejšími materiálmi na ohrev častí sú nichrómové a fechrálne zlúčeniny. Stručne zvážime ich vlastnosti.

nichrom

Nichrómové špirály sú vyrobené z Cr+Ni. Táto zliatina umožňuje zahriatie zariadenia až na 1200 stupňov. Vyznačuje sa odolnosťou voči tečeniu a odolnosťou voči oxidácii. Mínus - menšie teplotný režim v porovnaní s fechrálnymi zliatinami.

Cena nichrómových produktov je cenovo dostupná. Napríklad značka 20 Н 80(20% chrómu, 80% niklu), vhodné pre štandardné napätie 220 voltov bude stáť 150-170 rubľov. na meter

Fechral

Fechral je kombinácia chróm, železo, hliník a titán. Materiál má dobrú prúdovú odolnosť. Má zvýšenú tepelnú odolnosť: maximálna teplota topenia špirál vyrobených z tohto materiálu dosahuje 1500 stupňov.

Fechrálna špirála

Typy

Pri výbere vykurovacieho zariadenia je dôležité venovať pozornosť nielen materiálu, ale aj typu výrobku: 220 alebo 380 voltová tandoorová cievka má určité rozdiely.

220 V je štandardné napätie pre domáce elektrické siete (to znamená pre pripojenie do bežných zásuviek v bytoch a vidiecke chaty). Dá sa použiť aj v malých reštauráciách s nízkou produktivitou. Podľa bezpečnostných pravidiel sú špirály s výkonom 3,5-7 kilowattov pripojené k 220 voltom.

Výkonný tandoor nie je pripojený k štandardnej spotrebiteľskej elektrickej sieti. To spôsobí vyhorenie ohrievača a skrat. Vyžaduje pripojenie k priemyselnému trojfázovému napájaciemu zdroju 380 voltov. Výkon každej špirály v tandoore sa v tomto prípade zvyšuje na 12 kilowattov. Špeciálne požiadavky na drôty používané vo vykurovacích telesách: musia mať prierez najmenej 4 mm.

Ako si vybrať správnu špirálu?

Rozmery drôtu použitého na vytvorenie ohrievačov sú určené výkonom tandooru, napätím v elektrickej sieti a teplom, ktoré by mala kachle produkovať. Najprv musíte určiť aktuálnu silu pomocou vzorca: I = P:U

• P je technický výkon pece.
• U je napätie v elektrickej sieti.

Napríklad pre 800-wattový sporák a sieťové napätie 220 voltov bude elektrický prúd 3,6 ampéra. Potom sa pomocou zadaných parametrov (teplota a elektrický prúd) hľadajú vhodné rozmery vodičov v špeciálnej tabuľke.

Dĺžka drôtu pre špirálu sa vypočíta podľa vzorca l=RхS:ρ. Napríklad s odporom 61 Ohmov, veľkosťou prierezu 0,2 metra štvorcového. mm a odpor 1,1 vyžaduje špirálu z drôtu s dĺžkou 5,3 metra.

Inštalačné práce

Špecialisti účtujú asi 2300-3000 rubľov za inštaláciu vykurovacích telies v peci. Ak chcete ušetriť peniaze a nainštalovať špirálu do tandoor sami, tu je niekoľko dôležitých tipov:

• Vyhrievacie teleso by ste nemali umiestňovať vertikálne. Horúci drôt je mäkký a môže sa ohnúť vplyvom gravitácie. Je lepšie ho položiť vodorovne.
• Neodporúča sa inštalovať ohrievač v blízkosti izolačnej tehly - zvyšuje sa riziko prehriatia. Medzi stenami pece a drôtom sa vytvorí malý „vzduchový vankúš“.
• Pri inštalácii je potrebné natiahnuť špirálu tak, aby všetky otáčky boli v malej vzdialenosti od seba (odborníci odporúčajú, aby vzdialenosť medzi krúžkami bola 1,5-2 krát väčšia ako priemer drôtu).

Alternatívna možnosť: vykurovacie teleso (rúrkový elektrický ohrievač s drôtenou špirálou vo vnútri) je inštalované v spodnej časti tandooru. Toto je pohodlná a bezpečná možnosť. Ale ako ukazuje prax, ohrev z vykurovacieho telesa bude pomalšie ako v prípade otvorenej špirály.

Nasledujúce fotografie zobrazujú niekoľko typov špirálovej inštalácie:

Príklad špirálovej inštalácie

Inač

vykurovacie teleso namiesto špirály

Záver

Správne a bezpečná práca tandoor závisí od takého dôležitého prvku, akým je špirála. Pri kúpe hotového sporáka alebo pri výrobe zariadenia vlastnými rukami je dôležité vybrať si vhodný materiál, typ, veľkosť ohrievačov. Ak nemáte dôveru vo svoje schopnosti a znalosti, je lepšie zveriť výber a inštaláciu penových špirál odborníkom.

Pri opravách resp samovýroba elektrická spájkovačka alebo akékoľvek iné vykurovacie zariadenie, musíte navinúť vykurovacie vinutie vyrobené z nichrómového drôtu. Počiatočnými údajmi na výpočet a výber drôtu je odpor vinutia spájkovačky alebo vykurovacieho zariadenia, ktorý sa určuje na základe jeho výkonu a napájacieho napätia. Aký by mal byť odpor vinutia spájkovačky alebo vykurovacieho zariadenia, môžete vypočítať pomocou tabuľky.

Znalosť napájacieho napätia a meranie odporu akýkoľvek vykurovací elektrický spotrebič, ako je spájkovačka, alebo elektrickej žehličky, môžete zistiť spotrebu elektrickej energie tohto domáceho elektrospotrebiča b. Napríklad odpor 1,5 kW rýchlovarnej kanvice bude 32,2 Ohmov.

Pozrime sa na príklad použitia tabuľky. Povedzme, že potrebujete previnúť 60 W spájkovačku určenú pre napájacie napätie 220 V. V ľavom stĺpci tabuľky vyberte 60 W. Z hornej vodorovnej čiary vyberte 220 V. V dôsledku výpočtu sa ukazuje, že odpor vinutia spájkovačky, bez ohľadu na materiál vinutia, by sa mal rovnať 806 Ohmom.

Ak by ste potrebovali vyrobiť spájkovačku zo 60 W spájkovačky, určenej pre napätie 220 V, pre napájanie z 36 V siete, potom by mal byť odpor nového vinutia už rovný 22 Ohmom. Pomocou online kalkulačky môžete nezávisle vypočítať odpor vinutia akéhokoľvek elektrického vykurovacieho zariadenia.

Po určení požadovanej hodnoty odporu vinutia spájkovačky sa z nižšie uvedenej tabuľky vyberie vhodná na základe geometrické rozmery vinutia, priemer nichrómového drôtu. Nichrómový drôt je zliatina chrómu a niklu, ktorá odolá teplotám ohrevu až do 1000˚C a má označenie X20N80. To znamená, že zliatina obsahuje 20 % chrómu a 80 % niklu.

Na navinutie špirály spájkovačky s odporom 806 Ohmov z vyššie uvedeného príkladu budete potrebovať 5,75 metra nichrómového drôtu s priemerom 0,1 mm (potrebujete rozdeliť 806 na 140) alebo 25,4 m drôtu s priemerom 0,2 mm a tak ďalej.

Pri navíjaní špirály spájkovačky sú závity položené blízko seba. Pri zahrievaní do červena povrch nichrómového drôtu oxiduje a vytvára izolačný povrch. Ak sa celá dĺžka drôtu nezmestí na objímku v jednej vrstve, potom sa navinutá vrstva prekryje sľudou a navinie sa druhá.

Na elektrickú a tepelnú izoláciu vinutia vykurovacieho telesa sú najlepšími materiálmi sľuda, tkanina zo sklenených vlákien a azbest. Azbest má zaujímavú vlastnosť: dá sa nasiaknuť vodou a zmäkne, umožní mu dať akýkoľvek tvar a po vysušení má dostatočnú mechanickú pevnosť. Pri izolácii vinutia spájkovačky mokrým azbestom je potrebné počítať s tým, že mokrý azbest dobre vedie elektrický prúd a spájkovačku bude možné zapnúť do elektrickej siete až po úplnom vyschnutí azbestu.

Výpočet drôteného ohrievača pre elektrickú pec.

Tento článok odhaľuje najväčšie tajomstvá v dizajne elektrických pecí - tajomstvá výpočtov ohrievačov.

Ako súvisí objem, výkon a rýchlosť ohrevu pece?

Ako je uvedené inde, neexistujú žiadne bežné rúry. Rovnako chýbajú pece na vypaľovanie kameniny alebo hračiek, červenej hliny alebo korálikov. Niekedy je to len sporák (a tu hovoríme výlučne o elektrické rúry) s určitým množstvom využiteľného priestoru, vyrobené z niektorých žiaruvzdorných materiálov. Do tejto pece môžete umiestniť jednu veľkú alebo malú vázu na vypálenie alebo môžete položiť celý stoh dosiek, na ktorých budú ležať hrubé šamotové kachle. Je potrebné vypáliť vázu alebo kachličky, možno na 1000 o C a možno aj na 1300 o C. Z mnohých výrobných alebo domácich dôvodov by mal výpal prebehnúť za 5-6 hodín alebo 10-12.

Nikto nevie, čo od sporáka potrebujete, lepšie ako vy. Preto skôr, ako začnete s výpočtom, musíte si objasniť všetky tieto otázky. Ak už máte kachle, ale potrebujete do nich nainštalovať ohrievače alebo vymeniť staré za nové, nie je potrebná výstavba. Ak sa pec stavia od začiatku, musíte začať tým, že zistíte rozmery komory, to znamená dĺžku, hĺbku, šírku.

Predpokladajme, že tieto hodnoty už poznáte. Predpokladajme, že potrebujete kameru s výškou 490 mm, šírkou a hĺbkou 350 mm. Ďalej v texte budeme rúru s takouto komorou nazývať 60-litrovou rúrou. Zároveň navrhneme druhú pec, väčšiu, s výškou H=800 mm, šírkou D=500 mm a hĺbkou L=500 mm. Túto rúru nazveme 200-litrová.

Objem rúry v litroch = V x H x L,
kde H, D, L sú vyjadrené v decimetroch.

Ak ste správne prepočítali milimetre na decimetre, objem prvej rúry by mal byť 60 litrov, objem druhej by mal byť naozaj 200! Nemyslite si, že autor je sarkastický: najčastejšie chyby vo výpočtoch sú chyby v rozmeroch!

Prejdime k ďalšej otázke - z čoho sú steny pece vyrobené? Moderné pece sú takmer všetky vyrobené z ľahkých žiaruvzdorných materiálov s nízkou tepelnou vodivosťou a nízkou tepelnou kapacitou. Veľmi staré kachle sú vyrobené z ťažkého šamotu. Takéto pece sú ľahko rozpoznateľné podľa ich masívneho obloženia, ktorého hrúbka sa takmer rovná šírke komory. Ak je to váš prípad, máte smolu: počas vypaľovania sa 99 % energie minie na vykurovanie stien, nie výrobkov. Predpokladáme, že steny sú vyrobené z moderných materiálov (MKRL-08, ShVP-350). Potom sa na vykurovanie stien minie iba 50-80% energie.

Nakladacia hmotnosť zostáva veľmi neistá. Hoci je to spravidla menej ako hmotnosť žiaruvzdorných materiálov stien (plus ohniska a strechy) pece, táto hmotnosť samozrejme prispeje k rýchlosti ohrevu.

Teraz o sile. Výkon je množstvo tepla, ktoré ohrievač vyprodukuje za 1 sekundu. Jednotkou merania výkonu je watt (skrátene W). Jasná žiarovka má 100 W, rýchlovarná kanvica 1000 W alebo 1 kilowatt (skrátene 1 kW). Ak zapnete ohrievač s výkonom 1 kW, každú sekundu uvoľní teplo, ktoré podľa zákona o zachovaní energie zohreje steny, výrobky a odletí so vzduchom cez trhliny. Teoreticky, ak nedochádza k stratám cez trhliny a steny, 1 kW je schopný za nekonečne dlho zohriať čokoľvek na nekonečnú teplotu. V praxi sú pre pece známe skutočné (približné priemerné) tepelné straty, preto existuje nasledujúce pravidlo-odporúčanie:

Pre normálnu rýchlosť ohrevu 10-50 litrovej rúry je potrebný výkon
100 W na liter objemu.

Pre normálnu rýchlosť ohrevu rúry 100-500 litrov je potrebný výkon
50-70 W na liter objemu.

Hodnotu merného výkonu je potrebné určiť nielen s prihliadnutím na objem pece, ale aj s prihliadnutím na masívnosť výmurovky a zaťaženia. Čím väčšia je hmotnosť nákladu, tým vyššiu hodnotu treba si vybrať. V opačnom prípade sa rúra zahreje, ale bude to trvať dlhšie. Zvoľme si špecifický výkon 100 W/l pre našu 60-litrovú nádrž a 60 W/l pre našu 200-litrovú nádrž. Podľa toho zistíme, že výkon 60-litrových ohrievačov by mal byť 60 x 100 = 6000 W = 6 kW a 200-litrového ohrievača by mal byť 200 x 60 = 12 000 W = 12 kW. Pozrite sa, aké je to zaujímavé: hlasitosť sa zvýšila viac ako 3-krát, ale výkon sa zvýšil iba o 2. Prečo? (Otázka na samostatnú prácu).

Stáva sa, že v byte nie je zásuvka na 6 kW, ale je len jedna na 4. Potrebujete však 60-litrovú! Ohrievač môžete vypočítať na 4 kilowatty, ale zmierte sa s tým, že fáza zahrievania počas výpalu bude trvať 10-12 hodín. Stáva sa, že naopak je potrebné za 5-6 hodín zohriať veľmi masívnu záťaž. Potom budete musieť investovať 8 kW do 60-litrového sporáka a nevšímať si rozžeravené rozvody... Pre ďalšiu diskusiu sa obmedzíme na klasické výkony - 6, respektíve 12 kW.

Výkon, ampéry, volty, fázy.

Keď poznáme výkon, poznáme potrebu tepla na vykurovanie. Podľa neúprosného zákona zachovania energie musíme rovnaký výkon odoberať z elektrickej siete. Pripomíname vzorec:

Výkon ohrievača (W) = napätie ohrievača (V) x prúd (A)
alebo P = U x I

V tomto vzorci sú dve úskalia. Po prvé: napätie by sa malo odoberať na koncoch ohrievača a nie všeobecne na výstupe. Napätie sa meria vo voltoch (skrátene V). Po druhé: máme na mysli prúd, ktorý tečie konkrétne cez tento ohrievač, a nie cez stroj vo všeobecnosti. Prúd sa meria v ampéroch (skrátene A).

Vždy máme dané napätie v sieti. Ak rozvodňa funguje normálne a nie je špička, napätie je normálne domáca zásuvka bude 220 V. Napätie v priemyselnej trojfázovej sieti medzi ľubovoľnou fázou a nulovým vodičom je tiež 220V a napätie medzi akýmikoľvek dvoma fázami- 380 V. Teda pri domácej, jednofázovej sieti nemáme na výber v napätí - len 220 V. Pri trojfázovej je možnosť výberu, ale malá - buď 220 resp. 380 V. Ale čo ampéry? Získajú sa automaticky z napätia a odporu ohrievača podľa veľkého Ohmovho zákona:

Ohmov zákon pre časť elektrického obvodu:
Prúd (A) = napätie sekcie (V) / odpor sekcie (Ohm)
alebo I = U/R

Aby ste získali 6 kW z jednofázovej siete, potrebujete prúd I=P/U= 6000/220 = 27,3 ampérov. Toto je veľký, ale skutočný prúd dobrej domácej siete. Takýto prúd tečie napríklad v elektrickom sporáku so všetkými horákmi zapnutými na plný výkon a rúrou tiež. Ak chcete získať 12 kW v jednofázovej sieti pre 200-litrovú nádrž, budete potrebovať dvojnásobok prúdu - 12 000/220 = 54,5 ampérov! Toto nie je prijateľné pre žiadnu domácu sieť. Je lepšie použiť tri fázy, t.j. distribuovať energiu cez tri linky. Každá fáza potečie 12000/3/220 = 18,2 ampérov.

Venujme pozornosť poslednému výpočtu. Momentálne NEVIEME aké ohrievače budú v peci, NEVIEME aké napätie (220 alebo 380 V) bude privádzané do ohrievačov. Ale určite VIEME, že z trojfázovej siete treba odobrať 12 kW a záťaž rozložiť rovnomerne, t.j. 4 kW v každej fáze našej siete, t.j. 18,2A potečie každým fázovým vodičom vstupného (všeobecného) ističa pece a vôbec nie je potrebné, aby taký prúd pretekal ohrievačom. Mimochodom cez elektromer prejde aj 18,2 A. (A mimochodom: pozdĺž neutrálneho vodiča nebude prúdiť žiadny prúd kvôli vlastnostiam trojfázového napájania. Tieto vlastnosti sú tu ignorované, pretože nás zaujíma iba tepelná práca prúdu). Ak máte v tomto bode prezentácie otázky, prečítajte si všetko ešte raz. A premýšľajte: ak sa v objeme pece uvoľní 12 kilowattov, potom podľa zákona o zachovaní energie prejde rovnakých 12 kilowattov tromi fázami, každá so 4 kW...

Vráťme sa k jednofázovému 60-litrovému sporáku. Je ľahké zistiť, že odpor ohrievača pece by mal byť R=U/I= 220 V / 27,3 A = 8,06 Ohm. Preto vo veľmi všeobecný pohľad Elektrický obvod pece bude vyzerať takto:

Ohrievač s odporom 8,06 Ohm by mal prenášať prúd 27,3 A

Pre trojfázovú rúru budú potrebné tri identické vykurovacie okruhy: obrázok znázorňuje najvšeobecnejší elektrický obvod 200-litrovej rúry.

Výkon 200-litrového sporáka musí byť rovnomerne rozdelený na 3 okruhy - A, B a C.

Ale každý ohrievač môže byť zapnutý buď medzi fázou a nulou, alebo medzi dvoma fázami. V prvom prípade bude na koncoch každého vykurovacieho okruhu 220 voltov a jeho odpor bude R=U/I= 220 V / 18,2 A = 12,08 Ohm. V druhom prípade bude na koncoch každého vykurovacieho okruhu 380 voltov. Na získanie výkonu 4 kW musí byť prúd I=P/U= 4000/380 = 10,5 ampéra, t.j. musí existovať odpor R=U/I= 380 V / 10,5 A = 36,19 Ohm. Tieto možnosti pripojenia sa nazývajú "hviezda" a "trojuholník". Ako je zrejmé z hodnôt požadovaného odporu, nebude možné jednoducho zmeniť napájací obvod z hviezdy (12,08 Ohmové ohrievače) na trojuholník (36,19 Ohmové ohrievače) - v každom prípade potrebujete vlastný ohrievače.

V hviezdnom okruhu každý vykurovací okruh
pripojený medzi fázou a nulou pri napätí 220 voltov. Každý ohrievač s odporom 12,08 Ohm nesie prúd 18,2 A. Drôtom N netečie žiadny prúd.

V trojuholníkovom okruhu každý vykurovací okruh
zapojený medzi dve fázy pri napätí 380 voltov. Každý ohrievač s odporom 36,19 Ohm prenáša prúd 10,5 A. Drôt spájajúci bod A1 so zdrojom (bod A) vedie prúd 18,2 A, teda 380 x 10,5 = 220 x 18,2 = 4 kilowatt! Podobne s linkami B1 - B a C1 - C.

Domáca úloha. V 200-litrovej fľaši bola hviezda. Odpor každého obvodu je 12,08 ohmov. Aký bude výkon pece, ak sú tieto ohrievače zapnuté v trojuholníku?

Maximálne zaťaženie drôtových ohrievačov (Х23У5Т).

Úplné víťazstvo! Poznáme odpor ohrievača! Zostáva len odvinúť kus drôtu požadovanej dĺžky. Neunavme sa výpočtami s rezistivitou – všetko je už dávno vypočítané s dostatočnou presnosťou pre praktické potreby.

Na 60-litrovú pec potrebujete 8,06 Ohmov, vyberme si jeden a pol stojana a zistíme, že požadovaný odpor poskytne iba 10 metrov drôtu, ktorý bude vážiť len 140 gramov! Úžasný výsledok! Skontrolujeme ešte raz: 10 metrov drôtu s priemerom 1,5 mm má odpor 10 x 0,815 = 8,15 Ohmov. Prúd pri 220 voltoch bude 220 / 8,15 = 27 ampérov. Výkon bude 220 x 27 = 5940 Wattov = 5,9 kW. Chceli sme 6 kW. Nikde sme neurobili chybu, alarmujúce je len to, že takéto kachle neexistujú...

Jediný horúci ohrievač v 60-litrovej rúre.

Ohrievač je veľmi malý, alebo čo. Toto je pocit, keď sa pozriete na obrázok vyššie. Ale zaoberáme sa výpočtami, nie filozofiou, takže prejdime od pocitov k číslam. Čísla hovoria nasledovné: 10 lineárnych metrov drôtu s priemerom 1,5 mm má plochu S = L x d x pi = 1000 x 0,15 x 3,14 = 471 štvorcových. cm Z tejto plochy (kde inde?) sa vyžaruje do objemu pece 5,9 kW, t.j. na 1 m2 cm plochy vyžarovaný výkon je 12,5 wattov. Ak vynecháme detaily, upozorňujeme, že ohrievač sa musí zohriať na obrovskú teplotu, kým sa teplota v peci výrazne zvýši.

Prehriatie ohrievača je určené hodnotou takzvaného plošného zaťaženia p, ktorý sme vypočítali vyššie. V praxi existujú limitné hodnoty pre každý typ ohrievača p v závislosti od materiálu ohrievača, priemeru a teploty. Pri dobrej aproximácii pre drôt vyrobený z domácej zliatiny X23Yu5T akéhokoľvek priemeru (1,5-4 mm) môžete použiť hodnotu 1,4-1,6 W/cm 2 pre teplotu 1200-1250 o C.

Fyzicky môže byť prehriatie spojené s rozdielom teplôt na povrchu drôtu a vo vnútri drôtu. Teplo sa uvoľňuje v celom objeme, takže čím vyššie je plošné zaťaženie, tým viac sa budú tieto teploty líšiť. Keď je povrchová teplota blízka prevádzkovej hraničnej teplote, teplota jadra drôtu sa môže priblížiť k bodu topenia.

Ak je pec konštruovaná na nízke teploty, je možné zvoliť plošné zaťaženie väčšie, napr. 2 - 2,5 W/cm 2 pre 1000 o C. Tu si dovolíme smutnú poznámku: pravý kanthal (ide o originálnu zliatinu, tzv. ktorého analógom je ruský fechral X23Yu5T) umožňuje p do 2,5 pri 1250 o C. Tento typ kanthalu vyrába švédska firma Kanthal.

Vráťme sa k našej 60-litrovej trubici a vyberieme zo stola hrubší drôt - dva. Je jasné, že dvojky budú musieť odobrať 8,06 Ohm / 0,459 Ohm/m = 17,6 metra a už budú vážiť 440 gramov. Vypočítame plošné zaťaženie: p= 6000 W / (1760 x 0,2 x 3,14) cm2 = 5,43 W/cm2. Veľa. Pre drôt s priemerom 2,5 mm je výsledkom 27,5 metra a p= 2,78. Pre troch - 39 metrov, 2,2 kilogramu a p= 1,66. Konečne.

Teraz budeme musieť navinúť 39 metrov trojdielu (ak praskne, začnite navíjať znova). Ale môžete použiť DVA ohrievače zapojené paralelne. Prirodzene, odpor každého by už nemal byť 8,06 Ohmov, ale dvojnásobok. Preto za dvojnásobok dostanete dva ohrievače 17,6 x 2 = 35,2 m, každý s výkonom 3 kW a plošné zaťaženie bude 3000 W / (3520 x 0,2 x 3,14) cm2 = 1, 36 W/cm2. . A hmotnosť - 1,7 kg. Ušetrili sme pol kila. Celkovo sme získali veľa závitov, ktoré je možné rovnomerne rozložiť na všetky steny pece.

Dobre rozmiestnené ohrievače v 60 litrovej rúre.

Príklad výpočtu 200-litrového sporáka.

Teraz, keď sú známe základné princípy, ukážeme, ako sa používajú pri výpočte skutočného 200 litrového sporáka. Všetky fázy výpočtu je samozrejme možné formalizovať a zapísať do jednoduchého programu, ktorý urobí takmer všetko sám.

Nakreslíme našu rúru "vo vývoji". Zdá sa, že sa na to pozeráme zhora, v strede - zospodu, po stranách steny. Vypočítame plochy všetkých stien, aby sme potom vedeli správne organizovať dodávku tepla v pomere k ploche.

"Rozbalenie" 200-litrového sporáka.

Už vieme, že pri spojení hviezdou musí v každej fáze tiecť prúd 18,2A. Z vyššie uvedenej tabuľky o obmedzovacích prúdoch vyplýva, že pre vodič s priemerom 2,5 mm môžete použiť jeden vykurovací článok (maximálny prúd 20,7 A) a pre vodič s priemerom 2,0 mm musíte použiť dva články zapojené paralelne (pretože maximálny prúd je len 14,8A), celkovo bude v rúre 3 x 2 = 6.

Pomocou Ohmovho zákona vypočítame požadovaný odpor ohrievačov. Pre drôt s priemerom 2,5 mm R= 220 / 18,2 = 12,09 ohmov alebo 12,09 / 0,294 = 41,1 metra. Budete potrebovať 3 tieto ohrievače, každý približne 480 otáčok, ak naviniete na tŕň 25 mm. Celková váha drôt bude (41,1 x 3) / 25 = 4,9 kg.

Pre drôt 2,0 mm sú v každej fáze dva paralelné prvky, takže odpor každého z nich by mal byť dvakrát väčší - 24,18 Ohmov. Dĺžka každého z nich bude 24,18 / 0,459 = 52,7 metra. Každý prvok bude mať 610 závitov na rovnakom vinutí. Celková hmotnosť všetkých 6 vykurovacích telies (52,7 x 6) / 40 = 7,9 kg.

Nič nám nebráni rozdeliť akúkoľvek špirálu na niekoľko kúskov, ktoré sú následne zapojené do série. Prečo? Po prvé, pre ľahkú inštaláciu. Po druhé, ak zlyhá štvrtina ohrievača, bude potrebné vymeniť iba túto štvrtinu. Tak isto vás nikto neotravuje dať do rúry pevnú špirálu. Potom budú dvierka potrebovať samostatnú špirálu a v našom prípade s priemerom 2,5 mm ich máme len tri...

Inštalovali sme jednu fázu drôtu 2,5 mm. Ohrievač bol rozdelený do 8 nezávislých krátkych špirál, všetky zapojené do série.

Keď dáme všetky tri fázy podobným spôsobom (pozri obrázok nižšie), je zrejmé, že nasledujúce. Zabudli sme na spodok! A zaberá 13,5 % plochy. Okrem toho sú špirály vo vzájomnej nebezpečnej elektrickej blízkosti. Nebezpečná je najmä blízkosť špirál na ľavej stene, kde je medzi nimi napätie 220 Voltov (fáza - nula - fáza - nula...). Ak sa z nejakého dôvodu susedné špirály ľavej steny navzájom dotýkajú, nedá sa vyhnúť veľkému skratu. Navrhujeme, aby ste nezávisle optimalizovali umiestnenie a pripojenie špirál.

Všetky fázy sú nainštalované.

V prípade, že sa rozhodneme použiť dvojku, diagram je uvedený nižšie. Každý prvok s dĺžkou 52,7 metra je rozdelený do 4 po sebe nasledujúcich špirál 610 / 4 = 152 závitov (navíjanie na tŕni 25 mm).

Možnosť umiestnenia ohrievačov v prípade drôtu 2,0 mm.

Vlastnosti navíjania, inštalácie, prevádzky.

Drôt je pohodlný, pretože sa dá zvinúť do špirály a špirála sa potom môže natiahnuť podľa potreby. Predpokladá sa, že priemer navíjania by mal byť väčší ako 6-8 priemerov drôtu. Optimálny rozstup medzi závitmi je 2-2,5 priemerov drôtu. Musíte ju však navíjať zákrutu po zákrute: natiahnutie špirály je veľmi jednoduché, stlačenie oveľa ťažšie.

Hrubý drôt sa môže počas navíjania zlomiť. Obzvlášť frustrujúce je, ak z 200 otáčok zostáva na navinutie len 5. Ideálne je navíjať na sústruhu pri veľmi nízkej rýchlosti otáčania tŕňa. Zliatina Kh23Yu5T sa vyrába temperovaná a nekalená. Ten sa obzvlášť často láme, takže ak máte na výber, nezabudnite si kúpiť drôt temperovaný na navíjanie.

Koľko otáčok je potrebných? Napriek jednoduchosti otázky nie je odpoveď jednoznačná. Po prvé, priemer tŕňa a následne ani priemer jedného závitu nie je presne známy. Po druhé, je s istotou známe, že priemer drôtu sa po jeho dĺžke mierne mení, takže sa bude meniť aj odpor špirály. Po tretie, merný odpor konkrétnej zliatiny sa môže líšiť od referenčnej. V praxi natočia špirálu o 5-10 otáčok viac, ako je vypočítané, potom zmerajú jej odpor - VEĽMI PRESNÝM prístrojom, ktorému môžete dôverovať, a nie mydlom. Najmä sa musíte uistiť, že pri skratovaných sondách zariadenie ukazuje nulu alebo číslo rádovo 0,02 Ohm, ktoré bude potrebné odpočítať od nameranej hodnoty. Pri meraní odporu je špirála mierne natiahnutá, aby sa eliminoval vplyv medzizávitových skratov. Extra otáčky sú odhryznuté.

Najlepšie je umiestniť špirálu do pece na mullitovo-kremičitú trubicu (MSR). Pre priemer návinu 25 mm je vhodná rúrka s vonkajším priemerom 20 mm, pre priemer návinu 35 mm - 30 - 32 mm.

Je dobré, ak sú kachle vyhrievané rovnomerne na piatich stranách (štyri steny + pod). Na ohnisku je potrebné sústrediť značný výkon, napríklad 20 -25% z celkového konštrukčného výkonu pece. Tým sa kompenzuje nasávanie studeného vzduchu zvonku.

Bohužiaľ stále nie je možné dosiahnuť absolútnu rovnomernosť ohrevu. Bližšie sa k nemu dostanete pomocou ventilačných systémov so SPODNÝM nasávaním vzduchu z pece.

Počas prvého zahriatia alebo dokonca prvých dvoch alebo troch zahriatí sa na povrchu drôtu vytvorí vodný kameň. Musíme pamätať na to, aby sme ho odstránili z ohrievačov (kefou), ako aj z povrchu dosiek, tehál atď. Vodný kameň je obzvlášť nebezpečný, ak špirála jednoducho leží na tehlách: oxidy železa s hlinitokremičitanmi pri vysokých teplotách (ohrievač je vzdialený jeden milimeter!) vytvárajú taviteľné zlúčeniny, vďaka ktorým môže ohrievač vyhorieť.

Budete potrebovať

• Špirála, strmeň, pravítko. Je potrebné poznať materiál špirály, silu prúdu I a napätie U, pri ktorom bude špirála pracovať a z akého materiálu je vyrobená.

Inštrukcie

Zistite, aký odpor R by mala mať vaša cievka. Na to použite Ohmov zákon a dosaďte hodnotu prúdu I v obvode a napätie U na koncoch špirály do vzorca R=U/I.

Pomocou referenčnej knihy určite elektrický odpor ρ materiálu, z ktorého bude špirála vyrobená. ρ musí byť vyjadrené v Ohm m Ak je hodnota ρ v referenčnej knihe uvedená v Ohm mm²/m, potom ju vynásobte 0,000001 Napríklad: odpor medi ρ=0,0175 Ohm mm²/m, po prepočte na SI. ρ=0 ,0175 0,000001=0,0000000175 Ohm m.

Nájdite dĺžku drôtu pomocou vzorca: Lₒ=R S/ρ.

Odmerajte ľubovoľnú dĺžku l pomocou pravítka na špirále (napríklad: l=10cm=0,1m). Spočítajte počet závitov n prichádzajúcich do tejto dĺžky. Určte stúpanie špirály H=l/n alebo ho zmerajte posuvným meradlom.

Zistite, koľko závitov N možno urobiť z drôtu dĺžky Lₒ: N= Lₒ/(πD+H).

Nájdite dĺžku samotnej špirály pomocou vzorca: L=Lₒ/N.

Špirálovitá šatka sa tiež nazýva boa šatka alebo vlnová šatka. Hlavná vec tu nie je typ priadze, nie vzor pletenia alebo farba hotového výrobku, ale technika prevedenia a originalita modelu. Špirálová šatka predstavuje slávnosť, nádheru a slávnosť. Vyzerá ako elegantný čipkovaný volánik, exotické boa a obyčajný, no veľmi originálny šál.

Ako upliesť špirálový šál s pletacími ihličkami

Na upletenie špirálového šálu nahodíme 24 očiek a upletieme 1. riadok:
- 1 okrajová slučka;
- 11 tvárových;
- 12 očiek obruby.

Kvalita a farba priadze pre tento model špirálovej šatky je na vašom uvážení.

1. riadok: najprv 1 okrajové očko, potom 1 priadzu cez, potom 1 pletené očko, potom 1 priadzu cez a 8 pletených očiek. Jednu navlečte na pravú ihlu ako obrubu a potiahnite priadzu dopredu medzi ihly. Odstránenú slučku vráťte na ľavú pletaciu ihlu, potiahnite niť späť medzi pletacie ihlice (v tomto prípade sa slučka ukáže ako obalená niťou). Prácu otočíme a upletieme 12 očiek obruby.

2. riadok: najskôr upletieme 1 okrajové očko, potom 1 priadzu, potom upletieme 3 očká, 1 priadzu a 6 očiek. Navlečte jednu na pravú ihlu ako obrubu a potiahnite priadzu dopredu medzi ihly. Ďalej očko vráťte na ľavú ihlicu, priadzu stiahnite späť medzi ihlice, potom prácu otočte a navlečte 12 očiek.

3. riadok: upletieme 1 okrajové očko, potom 2 očká spolu, potom 1 očko, potom 2 očká spolu a 4 očká. Jednu navlečte na pravú ihlu ako obrubu, potiahnite priadzu dopredu medzi ihly, vráťte steh na ľavú ihlu a potom priadzu potiahnite späť medzi ihly. Potom prácu otočte a upletite 8 očiek obruby.

4. riadok: upletieme 1 krajové očko, potom spletieme 3 očká spolu, potom upletieme 4 očká, *omotané očko odspodu vyberieme a pletieme spolu s ďalším pleteným očkom, pletieme 1* (opakujeme * až * 3x). Bez toho, aby ste prácu obrátili, upletieme očká obruby.

Takto upleťte špirálový šál na požadovanú dĺžku v blokoch z týchto 4 radov.

Takmer všetky ženy čelia problému antikoncepcie. Jednou zo spoľahlivých a overených metód je aj dnes stále žiadané vnútromaternicové teliesko.

Typy špirál

Vnútromaternicové telieska sú vyrobené z plastu a sú k dispozícii v dvoch typoch: zariadenia obsahujúce meď (striebro) a zariadenia obsahujúce hormóny. Ich veľkosť je 3X4 cm Voľba antikoncepčnej metódy a samotného zariadenia sa vyskytuje na stretnutí s gynekológom. Nemali by ste to robiť sami. Vnútromaternicové teliesko inštaluje gynekológ počas menštruácie. Má malú veľkosť a tvarom pripomína písmeno T.

Medená špirála je vyrobená z medeného drôtu. Jeho zvláštnosťou je schopnosť pôsobiť na maternicu tak, že sa na ňu vajíčko nemôže uchytiť. To je uľahčené dvoma medenými anténami.

Hormonálne IUD má nádobu, ktorá obsahuje progestín. Tento hormón zabraňuje nástupu ovulácie. Ak sa použije hormonálne vnútromaternicové teliesko, spermie nemôžu oplodniť vajíčko. Ako poznamenávajú ženy, pri použití takejto špirály sa menštruácia stáva slabšou a menej bolestivou. To však nespôsobuje škodu, pretože je spojené s pôsobením hormónov umiestnených vo vnútri špirály. Gynekológovia odporúčajú ženám, ktoré trpia bolestivou menštruáciou, nainštalovať hormonálne vnútromaternicové teliesko.

Špirálový výber

Gynekologické vnútromaternicové telieska sa vyrábajú v rôznych značkách, domácich aj zahraničných. Okrem toho sa ich cena môže pohybovať od 250 rubľov až po niekoľko tisíc. To je ovplyvnené mnohými faktormi.

Špirála Juno Bio je medzi ruskými ženami pomerne populárna. Zaujme predovšetkým nízkou cenou. Nízka účinnosť tejto špirály však so sebou nesie vysoké riziko otehotnenia.
Vnútromaternicové teliesko Mirena sa osvedčilo, no patrí k najdrahším vo svojej sérii. Zároveň je používanie vnútromaternicového telieska považované za najlacnejšiu a najdostupnejšiu formu antikoncepcie.

Toto je hormonálne IUD. Jeho výrobcovia sľubujú, že vnútromaternicové teliesko Mirena je menej pravdepodobné, že sa bude pohybovať v maternici alebo vypadne. To vedie k tehotenstvu, preto sa pacientkam odporúča pravidelne kontrolovať prítomnosť vnútromaternicovej antikoncepcie na správnom mieste.

Štandardné napätie v domácej elektrickej sieti je U=220V. Prúdová sila je obmedzená poistkami v elektrickom paneli a zvyčajne sa rovná I = 16A.

Zdroje:

• Tabuľky fyzikálnych veličín, I.K. Kikoin, 1976
• vzorec dĺžky špirály

Elektrická spájkovačka je ručný nástroj určený na spájanie dielov pomocou mäkkých spájok, a to zahriatím spájky do tekutého stavu a vyplnením medzery medzi spájkovanými dielmi.

Elektrické spájkovačky sa vyrábajú určené pre sieťové napätie 12, 24, 36, 42 a 220 V a má to svoje opodstatnenie. Hlavná vec je bezpečnosť ľudí, druhá je sieťové napätie v mieste spájkovacie práce. Vo výrobe, kde sú všetky zariadenia uzemnené a je tam vysoká vlhkosť, je dovolené používať spájkovačky s napätím maximálne 36 V a telo spájkovačky musí byť uzemnené. Palubná sieť motocykla má jednosmerné napätie 6 V, osobné auto - 12 V, nákladné auto - 24 V. V letectve sa používa sieť s frekvenciou 400 Hz a napätím 27 V sú aj konštrukčné obmedzenia, napríklad je ťažké vyrobiť 12 W spájkovačku s napájacím napätím 220 V, keďže špirálu bude potrebné navinúť z veľmi tenkého drôtu a teda bude navinutých veľa vrstiev, spájkovačka bude ukáže sa, že je veľké, nie je vhodné pre malú prácu. Keďže vinutie spájkovačky je navinuté z nichrómového drôtu, môže byť napájané striedavým alebo jednosmerným napätím. Hlavná vec je, že napájacie napätie sa zhoduje s napätím, pre ktoré je spájkovačka určená.

Elektrické spájkovačky sa dodávajú s menovitým výkonom 12, 20, 40, 60, 100 W a viac. A to tiež nie je náhoda. Aby sa spájka pri spájkovaní dobre rozprestierala po povrchoch spájkovaných dielov, je potrebné ich zahriať na teplotu o niečo vyššiu ako je bod tavenia spájky. Pri kontakte s dielom sa teplo prenáša z hrotu na diel a teplota hrotu klesá. Ak priemer hrotu spájkovačky nie je dostatočný alebo výkon ohrievacieho telesa je malý, potom sa hrot po uvoľnení tepla nebude môcť zahriať na nastavenú teplotu a spájkovanie nebude možné. V najlepšom prípade bude výsledok voľný a nie silné spájkovanie. Výkonnejšia spájkovačka dokáže spájkovať malé diely, ale problém nastáva v nedostupnosti miesta spájkovania. Ako napríklad prispájkovať vytlačená obvodová doska mikroobvod s rozstupom nôh 1,25 mm s hrotom spájkovačky s rozmerom 5 mm? Je pravda, že existuje cesta von: niekoľko závitov medeného drôtu s priemerom 1 mm je navinutých okolo takého žihadla a koniec tohto drôtu je spájkovaný. Ale objemnosť spájkovačky prakticky znemožňuje prácu. Je tu ešte jedno obmedzenie. Pri vysokom výkone spájkovačka rýchlo zahreje prvok a mnohé rádiové komponenty neumožňujú ohrev nad 70˚C, a preto platný čas ich spájkovanie netrvá dlhšie ako 3 sekundy. Sú to diódy, tranzistory, mikroobvody.

Zariadenie na spájkovanie

Spájkovačka je červená medená tyč, ktorá sa zahrieva nichrómovou špirálou na teplotu topenia spájky. Spájkovačka je vyrobená z medi kvôli vysokej tepelnej vodivosti. Koniec koncov, pri spájkovaní musíte rýchlo preniesť teplo z hrotu spájkovačky z vykurovacieho telesa. Koniec tyče je klinový, je pracovnou časťou spájkovačky a nazýva sa hrot. Tyč je vložená do oceľovej rúrky obalenej sľudou alebo sklolaminátom. Okolo sľudy je navinutý nichrómový drôt, ktorý slúži ako vykurovacie teleso.

Na nichrom je navinutá vrstva sľudy alebo azbestu, ktorá slúži na zníženie tepelných strát a elektrickú izoláciu nichrómovej špirály od kovového tela spájkovačky.

Konce nichrómovej špirály sú spojené s medenými vodičmi elektrického kábla so zástrčkou na konci. Aby sa zabezpečila spoľahlivosť tohto spojenia, konce nichrómovej špirály sú ohnuté a preložené na polovicu, čo znižuje zahrievanie na križovatke s medený drôt. Okrem toho je spoj zlisovaný kovovou doskou, najlepšie je zlisovanie vyrobiť z hliníkovej platne, ktorá má vysokú tepelnú vodivosť a účinnejšie odvádza teplo zo spoja. Na elektrickú izoláciu sú na križovatke umiestnené rúrky z tepelne odolného izolačného materiálu, sklolaminátu alebo sľudy.

Medená tyč a nichrómová špirála sú uzavreté kovovým puzdrom pozostávajúcim z dvoch polovíc alebo pevnej rúrky, ako na fotografii. Telo spájkovačky je upevnené na trubici pomocou krúžkov. Na ochranu ruky človeka pred popáleninami je k trubici pripevnená rukoväť vyrobená z materiálu, ktorý dobre neprenáša teplo, dreva alebo žiaruvzdorného plastu.

Keď zasuniete zástrčku spájkovačky do zásuvky, elektrický prúd preteká do nichrómového vykurovacieho telesa, ktoré sa zahrieva a odovzdáva teplo medenej tyči. Spájkovačka je pripravená na spájkovanie.

Nízkoenergetické tranzistory, diódy, odpory, kondenzátory, mikroobvody a tenké drôty sú spájkované 12 W spájkovačkou. Spájkovačky 40 a 60 W sa používajú na spájkovanie výkonných a veľkých rádiových súčiastok, hrubých drôtov a malé časti. Na spájkovanie veľkých častí, napríklad výmenníkov tepla gejzíru, budete potrebovať spájkovačku s výkonom sto alebo viac wattov.

Ako vidíte na výkrese, elektrický obvod spájkovačky je veľmi jednoduchý a pozostáva iba z troch prvkov: zástrčky, ohybného elektrického drôtu a nichrómovej špirály.

Ako je zrejmé z diagramu, spájkovačka nemá schopnosť nastaviť teplotu ohrevu hrotu. A aj keď je výkon spájkovačky zvolený správne, stále nie je skutočnosťou, že teplota hrotu bude potrebná na spájkovanie, pretože dĺžka hrotu sa časom znižuje v dôsledku jeho neustáleho dopĺňania teploty topenia. Preto, aby sa zachovala optimálna teplota hrotu spájkovačky, je potrebné ho pripojiť cez tyristorové regulátory výkonu s manuálnym nastavením a automatická údržba nastavená teplota hrotu spájkovačky.

Výpočet a oprava vykurovacieho vinutia spájkovačky

Pri oprave alebo výrobe vlastnej elektrickej spájkovačky alebo akéhokoľvek iného vykurovacieho zariadenia musíte navinúť vykurovacie vinutie z nichrómového drôtu. Počiatočnými údajmi na výpočet a výber drôtu je odpor vinutia spájkovačky alebo vykurovacieho zariadenia, ktorý sa určuje na základe jeho výkonu a napájacieho napätia. Aký by mal byť odpor vinutia spájkovačky alebo vykurovacieho zariadenia, môžete vypočítať pomocou tabuľky.