+7 (495) 999-47-65
litteh-sale@mail.ru
Корзина пуста
Выбрано 0 шт.
на 0 руб.

2.1.1. Устройство электронагреватели из жаростойких сплавов

Заявка на звонок Заполните форму:
captcha
Я даю своё согласие на обработку моих персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27.07.2006 года №152-ФЗ «О персональных данных», на условиях и для целей, определенных Политикой конфиденциальности.
Методичка
Глава 1. ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА
Глава 2. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ
Глава 3. ДВИЖЕНИЕ ГАЗОВ В ПЕЧАХ
Глава 4. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
Глава 5. ОГНЕУПОРНЫЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Глава 6. УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВА
Глава 7. СПОСОБЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПЕЧИ
Глава 8. ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Глава 9 НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Глава 10. СУШИЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Использованная литература

Сплавы, используемые для электросопротивлений, отличаются высокой жаростойкостью и высоким удельным электрическим сопротивлением. С повышением температуры его величина растёт.

Наибольшее распространение имеют сплавы с высоким содержанием никеля – нирезисты. Они выпускаются в виде проволоки диаметром от 0,1 до 7мм и более и ленты сечением от 0,1х20мм до 3,0х40мм и более.

В таблице 2.1 приведён  химический состав нирезистов (содержание вредных примесей не указано).

Таблица 2.1

Химический состав нирезистов

Максимальная допустимая температура работы нирезистов  увеличивается  при увеличении содержания в них никеля (таблица 2.2). Но при этом одновременно резко возрастает цена сплава. Присадки циркония, церия и бария также увеличивают допустимые температуры работы нагревателя.

Таблица 2.2

Максимальные допустимые температуры работы нихромовых нагревателей

Фехраль– это железохромоалюминиевый сплав, не содержащий никеля. Поэтому стоимость фехраля значительно ниже нирезиста. Максимальная допустимая температура работы фехраля марки сплав Х23Ю5 равна 1200 °C, а марки Х27Ю5Т - 1300 °С. Существенным недостатком фехралей является необходимость их навивки при температуре не менее 300°C. Количество жаростойких сплавов для нагревателей сопротивления постоянно увеличивается. Сведения о них следует искать в Интернете.

           Металлические нагреватели, как правило, изготавливают в виде спирали из проволоки или зигзага из проволоки и ленты. Способы их размещения в рабочем пространстве показаны на (рис.2.1. и 2.2.).



Рис. 2.1. Способы расположения спиральных нагревателей на поверхностях рабочего пространства печи. 1 – спирали на керамических трубках на поду печи; 2 – подовые на фасонных керамических изделиях; 3 – настенные на полочках; 4 – настенные  на трубах и на  керамических консолях; 5 – сводовые на трубах; 6 – спираль на керамической трубе.                         4

 

                                                                  5

Рис. 2.2. Способы расположения зигзагообразных металлических нагревателей в печах. 1 – настенные на штырях; 2 – потолочные плоские на крюках; 3 - на поде; 4 и 5 – зигзагообразные элементы проволочный и ленточный соответственно.

         Методика расчёта электронагревателей сопротивления из жаростойких сплавов.       

К расчету нагревателей обычно приступают после того, как выполнен расчет электротермического устройства, в результате которого определяется необходимая мощность нагревателей и их максимальная температура, требуемая для проведения соответствующего технологического процесса, а также размеры рабочего пространства. Целью расчета нагревателей является выбор марки сплава нагревателя и определение сечения и длины проволоки (ленты) для изготовления нагревателей. Нагреватели сопротивления  металлические мощностью до 6 кВт можно подключать к однофазной сети. При мощности 10 и более кВт используют трёхфазный ток во избежание «перекоса фаз» питающей сети. При использовании трёхфазного тока электронагреватель необходимо разделить на три секции и вести расчёт для одной. Для расчёта необходимо знать напряжение питающей сети. Наличие многоступенчатого понижающего трансформатора существенно упрощает эксплуатацию печи и позволяет компенсировать погрешности расчёта.

         Оптимальное решение можно получить на основе анализа результатов нескольких вариантов расчёта. Поэтому, несмотря на небольшой объём вычислений, следует составить программу расчёта, например, в таблицах Excel. Последовательность расчёта приведена ниже.

         Исходные данные – мощность нагревателя N, количество фаз сети, максимальное значение силы тока в сети, напряжение сети или ступеней трансформатора U; размеры рабочего пространства печи; максимальная температура нагрева материала (тепловоспринимающей поверхности)- tпов...

         1. Вычисляют максимальнную температуру нагревающего элемента – tмакс. нагр.. Обычно она на 50…100оС превышает tпов. Чем больше эта разница температур, тем больше скорость нагрева.

     tмакс. нагр.= tпов.+(50…100).

         2. По таблице 2.2. выбирают марку нирезиста. Для предварительного расчёта следует ориентироваться на  повышенное значение сечение проволоки или ленты, так как стоимость 1кг материала увеличивается при уменьшении его сечения.  Марку фехраля можно выбрать по приведённым данным или в Интернете.

         3. По таблице 2.3 определяют эффективную удельную поверхностную мощностьРэф.. Эта величина может быть тем большей, чем ниже температура окружающей среды.

Эффективная удельная поверхностная мощность нагревателей     Таблица 2.3

         4. В зависимости от способа расположения нагревательного элемента в печи (рис. 2.1. и 2.2.) по таблице 2.4 находят значение коэффициента эффективности излучения  α.

Значения коэффициента эффективности излучения                    Таблица 2.4

         5. Вычисляют допустимую величину удельной поверхностной мощности по формуле:

, где:                                                                                   (2.4)

         6. По таблице 2.5 находят  удельное сопротивление сплава  при 20оС

Удельное сопротивление сплавов при20оС                               Таблица 2.5

         7. Вычисляют      ρt - удельное сопротивление сплава при температуре нагрева, по формуле:

 ,мкОм*м;                                                                           (2.5)                                 

κ - поправочный коэффициент, который для жаростойких и жаропрочных сплавов в интервале температур от 20 до 1400°C меняется от 1,01 до 1,1.

         8. Диаметр нагревателя круглого сечения в миллиметрах определяют по формуле:

, мм, где:                                        (2.6)

N- мощность нагревателей, Вт;

U - напряжение нагревателей, В;

         Полученное значение округляют до ближайшего диаметра проволоки, имеющейся в каталоге  производителем.

Если округлённому значению диаметра проволоки по таблице 2.2 соответствует величина максимальной рабочей температуры (tмакс. нагр). меньшая, чем принятая в расчёте, то диаметр проволоки необходимо увеличить.

         9.  Длину проволоки в метрах определяют по формуле:

, м  где:                                                                      (2.7)

dокр.-  значение диаметра проволоки, выбранное согласно п.8.

         При расчёте ленточного нагревателя после пункта 7 вычисляют толщину ленты нагревательного элемента прямоугольного сечения  по формуле:                                                                                 

                                         

b - ширина ленты нагревательного элемента, мм.

         Полученное значение   aи b округляют до ближайших значений и корректируют аналогично п.8 для проволочного элемента.

Длина  ленточного нагревателя определяется по формуле:

, м                                                                                                  (2.9)

         10. Диаметр  витков проволочного или ленточного нагревателей определяют по таблице 2.5.

         11. Зная длину и диаметр витка определяют количество витков n

                                                                                                           (2.10)

 

Рекомендуемые отношения диаметра витка D к диаметру проволоки d.

Таблица  2.5

         12. Шаг витка определяют по рис. 2.3.


Рис. 2.3. Зависимость коэффициента шага витка klот диаметра проволоки или высота ленты.  1 – проволочный зигзагообразный нагреватель; 2 - проволочный спиральный нагреватель; 3 – ленточный зигзагообразный нагреватель; 4 – относительные межвитковые расстояния, оптимальные по эксплуатационному расходу материала.

Для определения шага витка нагревателя сначала определяют по рис. 2.3. коэффициент шага kl для вычисленного диаметра проволоки или ширины ленты.   Шаг  витка l определяют по формуле: для проволоки и для ленточного нагревателя.

13. Располагают нагреватели в рабочем пространстве печи.