Hogyan lehet kiszámítani a nikróm huzal hosszát?

Alapvető információk és a nikróm márkák

A nikkel nikkel és króm ötvözete, mangán, szilícium, vas, alumínium hozzáadásával. Ennek az anyagnak a paraméterei az ötvözetben levő anyagok fajlagos arányától függenek, de átlagosan a következő tartományba esnek:

• elektromos ellenállás - 1,05-1,4 Ohm * mm²/ m (az ötvözet minőségétől függően);
• hőmérsékleti ellenállási együttható - (0,1-0,25) · 10⁻³ K⁻¹;
• üzemi hőmérséklet - 1100 ° C;
• Olvadáspont - 1400 ° C;

A táblázatokban az ellenállást gyakran μOhm * m-ben (vagy 10 mm-ben) adják meg^-6 Ohm * m) - a numerikus értékek azonosak, a különbség a dimenzióban.

Jelenleg a nikróm huzal két leggyakoribb márkája létezik:

• Cr20Ni80. 74% nikkelből és 23% krómból, valamint 1% vasból, szilíciumból és mangánból áll. Ennek a márkának a vezetői 1250 ° C hőmérsékleten használhatók ^ᵒC, olvadáspont - 1400 ^ᵒC. Nagy elektromos ellenállással rendelkezik. Az ötvözetet fűtőberendezések elemek gyártásához használják. A fajlagos ellenállás 1,03-1,18 μOhm · m;
• H15N60. Összetétel: 60% nikkel, 25% vas, 15% króm. Üzemi hőmérséklet legfeljebb 1150 ° C ^ᵒC. Olvadáspont: 1390 ° C ^ᵒC. Több vas tartalmaz, ami növeli az ötvözet mágneses tulajdonságait és növeli annak korrózióállóságát.

Többet megtudhat ezeknek az ötvözeteknek a minőségéről és tulajdonságairól: GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 és mások.

Mint már említettük, a nikróm vezetéket mindenütt használják, ahol fűtőelemekre van szükség. A nagy ellenállás és az olvadáspont lehetővé teszi a nikróm alapját a különféle fűtőelemekhez, a vízforralót vagy a hajszárítót a muffinkemencéig.

Számítási módszerek

Az ellenállás által

Gondoljuk ki, hogyan lehet kiszámítani a nikróm huzal hosszát az erő és az ellenállás szempontjából. A számítás a szükséges teljesítmény meghatározásával kezdődik. Képzelje el, hogy nikróm menetre van szükség egy 10 watt teljesítményű kicsi forrasztópáka számára, amely 12 V tápegységről fog működni. Ehhez van egy huzalunk, amelynek átmérője 0,12 mm.

A hatalom nikrómhosszának legegyszerűbb kiszámítását a fűtés figyelembevétele nélkül az alábbiak szerint végezzük:

Meghatározzuk az áram erősségét:

P = UI

I = P / U = 10/12 = 0,83 A

A nikróm huzal ellenállásának kiszámítását a következővel végezzük: Ohm törvénye:

R = U / I = 12 / 0,83 = 14,5 ohm

A huzal hossza:

l = SR /ρ,

ahol S a keresztmetszeti terület, ρ – ellenállás.

Vagy a következő képlet szerint:

l = (Rπd2) / 4ρ

Először azonban ki kell számítania a 0,12 mm átmérőjű nikróm huzal ellenállását. Az átmérőtől függ - minél nagyobb, annál kevesebb az ellenállás.

L = (14,5 * 3,14 * 0,12 ^ 2) / 4 * 1,1 = 0,149 m = 14,9 cm

Ugyanezt lehet venni a GOST 12766.1-90 táblából. 8. ábra, ahol a 95,6 Ohm / m értéket jelezzük, ha megszámoljuk, szinte ugyanazt kapjuk:

L = R_TREB/ R_táblázat= 14,4 / 95,6 = 0,151 m = 15,1 cm

Egy 10 wattos fűtőegységhez, amelynek áramellátása 12 V, 15,1 cm-re van szüksége.

Ha ki kell számítania egy spirál fordulásainak számát, hogy elcsavarja egy ilyen hosszúságú nichromos huzalból, akkor használja a következő képleteket:

Egy fordulat hossza:

l₁= π (D + d / 2),

Fordulók száma:

N = L / (π (D + d / 2)),

ahol L és d a huzal hossza és átmérője, D a rúd átmérője, amelyen a spirál feltekerkedik.

Tegyük fel, hogy egy nikróm drótot egy 3 mm átmérőjű rúdra tekercselünk, majd a számításokat milliméterben hajtjuk végre:

N = 151 / (3,14 (3 + 0,12 / 2)) = 15,71 fordulat

De ugyanakkor figyelembe kell venni, hogy egy ilyen keresztmetszet nikromája képes-e ellenállni ennek az áramnak. Az alábbiakban részletes táblázatokat adunk meg a meghatározott hőmérsékleten megengedett maximális áram meghatározására bizonyos szakaszoknál. Egyszerű szavakkal - meghatározza, hogy hány fokon kell felmelegedni a huzalnak, és kiválasztja annak keresztmetszetét a névleges áramhoz.

Azt is vegye figyelembe, hogy ha a melegítő a folyadék belsejében van, akkor az áram 1,2-1,5-szeresére növelhető, és ha zárt térben van, akkor fordítva - csökkenthető.

Hőmérséklet szerint

A fenti számítás problémája az, hogy egy hideg spirál ellenállását vesszük figyelembe a nikróm menet átmérője és hossza mentén. De ez függ a hőmérséklettől, miközben azt is meg kell fontolni, hogy milyen feltételek mellett lehet ezt elérni. Ha ez a számítás továbbra is alkalmazható hab vágására vagy fűtőkészülékre, akkor ez túl durva lesz egy muffeli kemence számára.

Példaként mutatjuk be a kemencére vonatkozó nikróm-számításokat.

Először határozza meg annak térfogatát, mondjuk 50 liter, majd határozza meg a teljesítményt, ehhez létezik egy empirikus szabály:

• 50 literig - 100W / l;
• 100-500 liter - 50-70 W / l.

Akkor a mi esetünkben:

P = p_EMF* V = 50 * 100 = 5 kW.

Ezután megvizsgáljuk a jelenlegi erőt és ellenállást:

220 V-ra:

I = 5000/220 = 22,7 amper

R = 220 / 22,7 = 9,7 ohm

380 V esetén, amikor a spirálokat csillaggal kötik össze, a számítás a következő lesz.

Ossza meg az energiát 3 fázisra:

Pf = 5/3 = 1,66 kW fázisonként

Csillaggal történő csatlakoztatáskor az egyes ágokra 220 V-ot kell bevezetni (fázisfeszültség, az elektromos telepítéstől függően eltérő lehet), akkor az áram:

I = 1660/220 = 7,54 A

ellenállás:

R = 220 / 7,54 = 29,1 ohm

Háromszög-csatlakozás esetén a 380 V lineáris feszültség alapján számoljuk:

I = 1660/380 = 4,36 A

R = 380 / 4,36 = 87,1 ohm

Az átmérő meghatározásához a melegítő fajlagos felületi teljesítményét veszik figyelembe. Kiszámoljuk a hosszúságot, az ellenállást a táblából vesszük. 8. GOST 12766.1-90, de először meghatározzuk az átmérőt.

A kemence fajlagos felületi teljesítményének kiszámítása a képlet segítségével.

A következő táblázatok szerint a fogadást (a hőelnyelő felülettől függ) és a (sugárzási hatékonysági együtthatót) kell kiválasztani.

Tehát a kemence 1000 fokos felmelegítéséhez vegye figyelembe a 1100 fokos spirálhőmérsékletet, majd a B választási táblázat szerint_eff válasszon egy 4,3 W / cm értéket², és az együttható kiválasztási táblázata szerint - 0,2.

az_további= B_eff* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm² = 0,86 * 10 ^ 4 W / m²

Az átmérőt a következő képlet határozza meg:

r_t - a fűtőanyag fajlagos ellenállását egy adott t-nál a GOST 12766.1 9. táblázata szerint kell meghatározni (lent látható).

Nikróm X80N20 - 1,025 esetén

r_t= p₂₀* o₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 Ohm / mm

Ezután csatlakozzunk egy háromfázisú hálózathoz a "Csillag" séma szerint:

d = 1,23 mm

A hosszúságot a következő képlettel kell kiszámítani:

L = 42 m

Ellenőrizze az értékeket:

L = R / (p * k) = 29,1 / (0,82 * 1,033) = 34 m

Az értékek a spirál magas hőmérséklete miatt különböznek, az ellenőrzés számos tényezőt nem vesz figyelembe. Ezért 1 spirál hosszát vesszük - 42m, akkor három spirálhoz 126 méter 1,3 mm-es nikróm szükséges.

következtetés

Így kiszámíthatja a huzal hosszát egy nikróm spirálhoz, és meghatározhatja a kívánt átmérőt teljesítmény, keresztmetszet és hőmérséklet alapján. Fontos figyelembe venni:

• környezeti feltételek;
• a fűtőelemek elhelyezkedése;
• spirális hőmérséklet;
• hőmérséklet, amelyig a felület felmelegszik, és egyéb tényezők.

Még a fenti számítást sem, összetettsége ellenére, nem lehet eléggé pontosnak nevezni. Mivel a fűtőelemek kiszámítása folyamatos termodinamika, és számos tényező megemlíthető, amelyek befolyásolják annak eredményeit, például egy kemence hőszigetelése stb.

A gyakorlatban a spirálok értékelése után hozzáadják vagy eltávolítják, az eredménytől függően, vagy hőmérséklet-érzékelőket és eszközöket használnak annak beállításához.

Kapcsolódó anyagok:

• Hogyan készítsen magának indukciós kazánt?
• A kábel keresztmetszetének kiszámítása teljesítmény és áram alapján
• Hogyan lehet kiszámítani a huzal ellenállását?