Atlikdami šią užduotį turėtumėte:

2. Išanalizuokite kairįjį stulpelį ir supraskite, ką charakterizuoja pateiktos reikšmės (kūno savybė, sąveika, būsena, būsenos pokytis ir kt.). Šiame pavyzdyje pateiktos reikšmės apibūdina kūno būklę, o jų pasikeitimas yra susijęs su būsenos pasikeitimu.

3. Išanalizuoti sąlygoje aprašytą procesą ir palyginti fizikinius dydžius su jų kitimo šiame procese pobūdžiu.

4. Lentelėje įrašykite dešiniojo stulpelio pasirinktų elementų numerius.

Savarankiško darbo užduotys

147. Švino rutulys atšaldomas šaldytuve. Kaip šiuo atveju keičiasi rutulio vidinė energija, masė ir rutulio medžiagos tankis?

Kiekvienam fiziniam kiekiui nustatykite atitinkamą pokyčio pobūdį.

1) padidėjo

2) sumažėjo

3) nepasikeitė

Lentelėje po atitinkamomis raidėmis parašykite pasirinktus skaičius.

Skaičiai atsakyme gali kartotis.

Nichromą 1905 m. išrado Albertas Marshas, ​​sujungęs nikelį (80 %) ir chromą (20 %). Šiandien yra apie dešimt įvairių rūšių lydinių modifikacijų. Kaip papildomi priedai dedami aliuminis, manganas, geležis, silicis, titanas, molibdenas ir kt.. Dėl savo išskirtinių savybių šis metalas plačiai naudojamas elektrotechnikos gamyboje.

Pagrindinės nichromo savybės

Nichromas skiriasi:

• didelis atsparumas karščiui. At aukšta temperatūra jo mechaninės savybės nekinta;
• plastiškumas, leidžiantis iš lydinio gaminti nichromines spirales, laidus, juostas, siūlus;
• apdorojimo paprastumas. Gaminiai iš nichromo yra gerai suvirinti, štampuoti;
• didelis atsparumas korozijai įvairiose aplinkose.
• nichromo atsparumas yra didelis.

Pagrindinės savybės

• Tankis 8200-8500 kg/m3.
• Nichromo lydymosi temperatūra yra 1400 C.
• Maksimali darbinė temperatūra yra 1100°C.
• Stiprumas - 650-700 MPa.
• Savitasis nichromo atsparumas yra 1,05-1,4 omo.

Nichromo vielos žymėjimas

Nichromo viela yra puiki medžiaga įvairiems elektriniams šildymo elementams, kurie naudojami beveik visose pramonės šakose. Beveik kiekviename buitiniame šildymo įrenginyje yra elementai, pagaminti iš nichromo.

Vielos žymėjimas raidėmis:

• "H" - paprastai naudojamas šildymo elementuose.
• "C" - naudojamas atsparumo elementuose.
• "TEN" - skirtas vamzdiniams elektriniams šildytuvams.

Pagal vidaus standartus yra keletas pagrindinių prekių ženklų:

• Dvigubas laidas Х20Н80. Į lydinio sudėtį įeina: nikelis - 74%, chromas - 23%, taip pat po 1% geležies, silicio ir mangano.
• Trivietis Х15Н60. Lydinys susideda iš 60% nikelio ir 15% chromo. Trečias komponentas yra geležis (25%). Lydinio prisotinimas geležimi leidžia žymiai sumažinti nichromo kainą, kurio kaina yra gana didelė, ir tuo pačiu išlaikyti jo atsparumą karščiui. Be to, padidėja jo apdirbamumas.
• Pigiausia nichromo versija yra X25H20. Tai daug geležies turintis lydinys, kurio mechaninės savybės išlaikomos, tačiau darbinė temperatūra ribojama iki 900°C.

Nichromo naudojimas

Dėl aukštos kokybės ir unikalių savybių nichromo gaminiai gali būti naudojami ten, kur reikalingas patikimumas, stiprumas, atsparumas chemiškai agresyviai aplinkai ir labai aukštai temperatūrai.

Nichromo spiralės ir viela yra neatsiejama beveik visų tipų šildymo prietaisų dalis. Nichromo yra skrudintuvuose, kepyklose, šildytuvuose, orkaitėse. Lydinys taip pat buvo naudojamas rezistoriuose ir reostatuose, veikiančiuose aukštoje temperatūroje. Elektros lempose ir lituokliuose yra nichromo. Nichromo spiralės pasižymi atsparumu karščiui ir dideliu atsparumu, todėl jas galima naudoti aukštos temperatūros džiovinimo ir deginimo krosnyse.

Suranda pritaikymą ir nichromo laužą. Jis išlydomas ir medžiaga vėl naudojama. Chemijos laboratorijose naudojamas nikelio ir chromo lydinys. Ši kompozicija nereaguoja su dauguma šarmų ir rūgščių. Elektroninėse cigaretėse naudojamos deformuotos nichromo kaitinimo ritės.

Palyginti su anksčiau šiems tikslams naudota geležimi, nichromo gaminiai yra saugesni, nekibirkščiuoja, nerūdija ir neturi išsilydžiusių vietų.

Nichromo lydymosi temperatūra yra 1400 ° C, todėl gaminant maistą nesijaučiama kvapų ir garų.

Inžinieriai vis dar tiria unikalių savybiųšios medžiagos, nuolat plečiant jos taikymo sritį.

Namuose iš nichromo vielos gaminama savadarbė įranga, siaurapjūkliai ir pjaustytuvai, tokie kaip, pavyzdžiui, putplasčio ar medžio pjovimo staklės, lituoklis, medienos degiklis, suvirinimo aparatai, buitiniai šildytuvai ir kt.

Populiariausias yra laidas X20H80 ir X15H60.

Kur galima nusipirkti nichromo vielos

Šis gaminys parduodamas ritiniais (ritiniais, ritiniais) arba juostos pavidalu. Nichromo vielos skerspjūvis gali būti ovalo, apskritimo, kvadrato, taip pat trapecijos formos, skersmuo yra nuo 0,1 iki 1 milimetro.

Kur gauti ar nusipirkti nichromo gaminių? Siūlome apsvarstyti dažniausiai pasitaikančius ir galimus variantus:

1. Visų pirma, galite susisiekti su organizacija, kuri gamina šiuos produktus ir pateikti užsakymą. Tikslų tokių įmonių adresą galite sužinoti specialiuose prekių ir paslaugų informacijos staluose, kurie yra beveik visuose didžiuosiuose miestuose ir miesteliuose. gyvenvietės. Operatorius galės pasiūlyti, kur įsigyti, ir duos telefono numerį. Be to, informaciją apie tokių produktų asortimentą galima rasti oficialiose gamintojų svetainėse.
2. Nichromo gaminių galite įsigyti specializuotose parduotuvėse, pavyzdžiui, parduodant radijo komponentus, meistrams skirtas medžiagas, tokias kaip „Skillful Hands“ ir kt.


3. Pirkite iš asmenų, parduodančių radijo komponentus, atsargines dalis ir kitus metalo gaminius.
4. Bet kuri aparatūros parduotuvė.
5. Rinkoje galite nusipirkti kokį nors seną įrenginį, pavyzdžiui, laboratorinį reostatą, ir paimti nichromą.
6. Nichromo vielos galima rasti ir namuose. Pavyzdžiui, iš jo gaminama elektrinių plytelių spiralė.

Jei reikia atlikti didelį užsakymą, tada pirmasis variantas yra tinkamiausias. Jei jums reikia nedidelio kiekio nichromo vielos, šiuo atveju galite apsvarstyti visus kitus sąrašo elementus. Pirkdami būtinai atkreipkite dėmesį į ženklinimą.

Nichromo spiralinė apvija

Šiandien nichromo gyvatukas yra vienas iš pagrindinių daugelio šildymo prietaisų elementų. Po aušinimo nichromas sugeba išlaikyti savo plastiškumą, todėl tokios medžiagos spiralę galima lengvai nuimti, pakeisti formą arba prireikus pakoreguoti iki tinkamo dydžio. Spiralinė apvija pramoninėmis sąlygomis atliekama automatiškai. Namuose taip pat galite atlikti rankinį apviją. Pažiūrėkime atidžiau, kaip tai padaryti.

Jei gatavos nichromo spiralės parametrai jos darbinėje būklėje nėra pernelyg svarbūs, vyniodami galite atlikti skaičiavimą, taip sakant, „iš akies“. Norėdami tai padaryti, pasirinkite reikiamą apsisukimų skaičių, priklausomai nuo nichromo laido įkaitimo, periodiškai įtraukdami į tinklą spiralę ir sumažindami arba padidindami posūkių skaičių. Ši vyniojimo procedūra yra labai paprasta, tačiau tai gali užtrukti daug laiko, o dalis nichromo išeikvojama.

Norėdami padidinti spiralės apvijos skaičiavimo paprastumą ir tikslumą, galite naudoti specialų internetinį skaičiuotuvą.

Apskaičiavę reikiamą apsisukimų skaičių, galite pradėti vynioti ant strypo. Nepjaudami laido, atsargiai prijunkite nichromo ritę prie įtampos šaltinio. Tada patikrinkite spiralės apvijos skaičiavimų teisingumą. Svarbu atsižvelgti į tai, kad uždaro tipo spiralėms apvijos ilgis turi būti padidintas trečdaliu skaičiuojant gautos vertės.

Norėdami užtikrinti tą patį atstumą tarp gretimų posūkių, turite įvesti apviją į 2 laidus: vienas yra nichromas, antrasis - bet koks varis arba aliuminis, kurio skersmuo yra lygus norimam tarpui. Kai apvija bus baigta, pagalbinis laidas turi būti atsargiai suvyniotas.

Nichromo kaina

Vienintelis nichromo trūkumas yra kaina. Taigi, dviejų komponentų lydinys, perkamas mažmeninėje prekyboje, yra maždaug 1000 rublių už kilogramą. Nichromo antspaudų su ligatūra kaina yra apie 500-600 rublių.

Išvada

Renkantis gaminius iš nichromo, būtina atsižvelgti į duomenis apie cheminė sudėtis dominančio gaminio, jo elektrinio laidumo ir varžos, skersmens fizinės charakteristikos, skerspjūvio, ilgio ir kt. Taip pat svarbu pasidomėti atitikties dokumentais. Be to, jūs turite sugebėti vizualiai atskirti lydinį nuo jo, taip sakant, „konkurentų“. Tinkamas medžiagos pasirinkimas yra elektros inžinerijos patikimumo raktas.

fb.ru

UŽDAVINIŲ PAVYZDŽIAI

1 dalis

1. Srovė laidininke padvigubėja. Kaip pasikeis jame išsiskiriančios šilumos kiekis per laiko vienetą, nesikeičiant laidininko varžai?

1) padidės 4 kartus
2) sumažės 2 kartus
3) padidės 2 kartus
4) sumažinti 4 kartus

2. Elektrinės viryklės spiralės ilgis sumažėjo 2 kartus. Kaip pasikeis šilumos kiekis, išsiskiriantis spirale per laiko vienetą, esant pastoviai tinklo įtampai?

1) padidės 4 kartus
2) sumažės 2 kartus
3) padidės 2 kartus
4) sumažinti 4 kartus

3. Rezistoriaus varža (R_1) yra keturis kartus mažesnė už rezistoriaus varžą (R_2). Dabartinis darbas rezistoriuje 2

1) 4 kartus daugiau nei 1 rezistoriuje
2) 16 kartų daugiau nei 1 rezistorius
3) 4 kartus mažiau nei 1 rezistoriuje
4) 16 kartų mažiau nei 1 rezistoriuje

4. Rezistoriaus varža (R_1) yra 3 kartus didesnė už rezistoriaus varžą (R_2). Šilumos kiekis, kuris bus išleistas rezistoriuje 1

1) 3 kartus daugiau nei 2 rezistoriuje
2) 9 kartus daugiau nei 2 rezistorius
3) 3 kartus mažiau nei 2 rezistoriuje
4) 9 kartus mažiau nei 2 rezistoriuje

5. Grandinė surenkama iš srovės šaltinio, lemputės ir plonos geležinės vielos, sujungtos nuosekliai. Lemputė švies ryškiau, jei

1) vielą pakeiskite plonesniu lygintuvu
2) sumažinti laido ilgį
3) sukeisti laidą ir lemputę
4) pakeiskite geležinę vielą nichromu

6. Paveikslėlyje parodyta juostinė diagrama. Tai rodo įtampos vertes dviejų tos pačios varžos laidininkų (1) ir (2) galuose. Palyginkite dabartinio darbo (A_1) ir (A_2) reikšmes šiuose laiduose tuo pačiu metu.

1) (A_1 = A_2).
2) (A_1 = 3A_2)
3) (9A_1 = A_2)
4) (3A_1 = A_2)

7. Paveikslėlyje parodyta juostinė diagrama. Tai rodo srovės stiprumo vertes dviejuose tos pačios varžos laiduose (1) ir (2). Palyginkite dabartinio darbo (A_1) ir (A_2) reikšmes šiuose laiduose tuo pačiu metu.

1) (A_1 = A_2).
2) (A_1 = 3A_2)
3) (9A_1 = A_2)
4) (3A_1 = A_2)

8. Jei naudojate 60 ir 100 W galios lempas liustra, kad apšviestumėte kambarį, tada

A. Didelė srovė bus 100 W lempoje.
B. 60 W lempa turi didesnę varžą.

Tiesa (-iai) yra teiginys (-iai)

1) tik A
2) tik B
3) ir A, ir B
4) nei A, nei B

9. Elektrinė viryklė prijungta prie šaltinio nuolatinė srovė, sunaudoja 108 kJ energijos per 120 s. Kokia srovės stipris plytelių spiralėje, jei jos varža yra 25 omai?

1) 36 A
2) 6 A
3) 2,16 A
4) 1,5 A

10. 5 A srovės stiprio elektrinė viryklė sunaudoja 1000 kJ energijos. Per kiek laiko srovė praeina per plytelės spiralę, jei jos varža yra 20 omų?

1) 10 000 sek
2) 2000-ieji
3) 10 s
4) 2 s

11. Kaitvietės nikeliuota gyvatė buvo pakeista tokio pat ilgio ir skerspjūvio ploto nichromine. Nustatyti fizikinių dydžių ir galimų jų pokyčių atitiktį, kai plytelė prijungiama prie elektros tinklo. Lentelėje po atitinkamomis raidėmis parašykite pasirinktus skaičius. Skaičiai atsakyme gali kartotis.

FIZINIS KIEKIS
A) ritės elektrinė varža
B) elektros srovės stipris spiralėje
B) plytelių suvartojama elektros srovė

POKYČIŲ POBŪDIS
1) padidėjo
2) sumažėjo
3) nepasikeitė

12. Nustatykite fizikinių dydžių ir formulių, pagal kurias šie dydžiai nustatomi, atitiktį. Lentelėje po atitinkamomis raidėmis parašykite pasirinktus skaičius.

FIZINIS KIEKIS
A) darbo srovė
B) srovės stiprumas
b) srovės galia

FORMULĖ
1) (frac(q)(t)).
2) (qU).
3) (frac(RS)(L)).
4) (UI).
5) (frak(U)(I)).

2 dalis

13. Šildytuvas nuosekliai jungiamas su 7,5 omo varžos reostatu į tinklą, kurio įtampa 220 V. Kokia šildytuvo varža, jei reostate elektros srovės galia yra 480 W?

Šiame straipsnyje pateikiami informaciniai duomenys apie medžiagas, kurios dažniausiai naudojamos šildytuvų gamyboje. elektrinės orkaitės, taip pat jų skaičiavimo metodika ir pavyzdžiai (elektrinių krosnių šildytuvų skaičiavimas).

Šildytuvai. Medžiagos šildytuvų gamybai

Reikalavimai šildytuvams

• Šildytuvai turi turėti pakankamą atsparumą karščiui (atsparumą nuosėdoms) ir atsparumą karščiui. Atsparumas karščiui – mechaninis stiprumas aukštoje temperatūroje. Atsparumas karščiui – metalų ir lydinių atsparumas dujų korozijai aukštoje temperatūroje (atsparumo karščiui ir atsparumo karščiui savybės plačiau aprašytos puslapyje).
• Šildytuvas elektrinėje krosnyje turi būti pagamintas iš medžiagos, turinčios didelę elektrinę varžą. kalbantis paprasta kalba Kuo didesnė medžiagos elektrinė varža, tuo labiau ji įkaista. Todėl, jei pasirenkate medžiagą, kurios atsparumas yra mažesnis, jums reikia didesnio ilgio ir mažesnio skerspjūvio šildytuvo. Ne visada į krosnį galima įdėti pakankamai ilgą šildytuvą. Taip pat reikėtų atsižvelgti į tai kuo didesnis laido, iš kurio pagamintas šildytuvas, skersmuo, tuo ilgesnis jo tarnavimo laikas . Didelės elektrinės varžos medžiagų pavyzdžiai yra chromo-nikelio lydinys, geležies-chromo-aliuminio lydinys, kurie yra tikslūs lydiniai, turintys didelę elektrinę varžą.
• Žemos temperatūros atsparumo koeficientas yra esminis veiksnys renkantis medžiagą šildytuvui. Tai reiškia, kad pasikeitus temperatūrai, medžiagos elektrinė varža šildytuvas nelabai keičiasi. Jei elektrinės varžos temperatūros koeficientas yra didelis, reikia naudoti transformatorius, kad krosnis būtų įjungta šaltoje būsenoje, pradiniu momentu sumažinant įtampą.
• Šildytuvo medžiagų fizinės savybės turi būti pastovios. Kai kurios medžiagos, pavyzdžiui, karborundas, kuris yra nemetalinis šildytuvas, laikui bėgant gali pakeisti savo savybes. fizines savybes, ypač elektros varža, kuri apsunkina jų veikimo sąlygas. Elektrinei varžai stabilizuoti naudojami transformatoriai su daugybe pakopų ir įtampos diapazonu.
• Metalinės medžiagos turi turėti geras technologines savybes, būtent plastiškumą ir suvirinamumą, kad iš jų būtų galima pagaminti viela, juosta, o iš juostos - sudėtingos konfigūracijos šildymo elementai. Taip pat šildytuvai gali būti pagaminti iš nemetalų. Nemetaliniai šildytuvai presuojami arba formuojami į gatavą gaminį.

Medžiagos šildytuvų gamybai

Aukščiau išvardyti lydiniai pasižymi geromis atsparumo karščiui ir atsparumo karščiui savybėmis, todėl gali dirbti aukštoje temperatūroje. Gerai karščiui atsparus suteikia apsauginę chromo oksido plėvelę, kuri susidaro ant medžiagos paviršiaus. Plėvelės lydymosi temperatūra yra aukštesnė už paties lydinio lydymosi temperatūrą, kaitinant ir vėsinant ji netrūkinėja.

Atnešam lyginamoji charakteristika nichromas ir fechralas.
Nichromo privalumai:

• geros mechaninės savybės tiek žemoje, tiek aukštoje temperatūroje;
• lydinys yra atsparus šliaužimui;
• turi geras technologines savybes – plastiškumą ir suvirinamumą;
• gerai apdorotas;
• nesensta, nemagnetinis.

• didelė nikelio kaina - vienas iš pagrindinių lydinio komponentų;
• žemesnė darbo temperatūra, palyginti su Fechral.

• pigesnis lydinys, palyginti su nichromu, tk. nėra;
• turi geresnį atsparumą karščiui nei nichromas, pavyzdžiui, Fechral X23Yu5T gali veikti iki 1400 ° C temperatūroje (1400 ° C yra maksimali šildytuvo, pagaminto iš vielos Ø 6,0 mm ar daugiau, veikimo temperatūra; Ø 3,0 - 1350 ° C; Ø 1,0 - 1225 °С; Ø 0,2 - 950 °С).

• trapus ir trapus lydinys, šios neigiamos savybės ypač išryškėja po to, kai lydinys buvo aukštesnėje nei 1000 °C temperatūroje;
• nes fechral sudėtyje yra geležies, tada šis lydinys yra magnetinis ir gali rūdyti drėgnoje atmosferoje esant normaliai temperatūrai;
• turi mažą atsparumą šliaužimui;
• sąveikauja su šamoto pamušalu ir geležies oksidais;
• Fechral šildytuvai eksploatacijos metu žymiai pailgėja.

Neseniai buvo sukurti Kh15N60Yu3 ir Kh27N70YuZ lydiniai; pridėjus 3% aliuminio, kuris žymiai pagerino lydinių atsparumą karščiui, o nikelio buvimas praktiškai pašalino geležies-chromo-aliuminio lydinių trūkumus. Lydiniai Kh15N60YuZ, Kh27N60YUZ su šamotu ir geležies oksidais nesąveikauja, yra gana gerai apdirbti, mechaniškai tvirti, netrupūs. Maksimali X15N60YUZ lydinio darbinė temperatūra yra 1200 °C.

Be aukščiau išvardytų lydinių, kurių pagrindą sudaro nikelis, chromas, geležis, aliuminis, šildytuvų gamybai taip pat naudojamos kitos medžiagos: ugniai atsparūs metalai, taip pat nemetalai.

Iš nemetalų šildytuvų gamybai naudojamas karborundas, molibdeno disilicidas, anglis ir grafitas. Karborundo ir molibdeno disilicidiniai šildytuvai naudojami aukštos temperatūros krosnyse. Krosnyse su apsaugine atmosfera naudojami anglies ir grafito šildytuvai.

Iš ugniai atsparių medžiagų kaip šildytuvai gali būti naudojami tantalas ir niobis. Aukštos temperatūros vakuuminėse ir apsauginės atmosferos krosnyse, molibdeno šildytuvai ir volframas. Molibdeno šildytuvai gali veikti iki 1700 °C temperatūros vakuume ir iki 2200 °C apsauginėje atmosferoje. Šis temperatūrų skirtumas susidaro dėl molibdeno išgaravimo vakuume aukštesnėje nei 1700 °C temperatūroje. Volframo šildytuvai gali veikti iki 3000 °C. Ypatingais atvejais naudojami tantalo ir niobio šildytuvai.

Elektrinių krosnių šildytuvų skaičiavimas

Taip pat būtina nustatyti medžiagą, iš kurios pagaminti šildytuvai(šis punktas straipsnyje nenagrinėjamas). Šiame straipsnyje, kaip šildytuvų medžiaga, nagrinėjamas aukštos elektrinės varžos tikslus nikelio-chromo lydinys, kuris yra vienas populiariausių kaitinimo elementų gamyboje.

Šildytuvo (nichromo vielos) skersmens ir ilgio nustatymas tam tikrai krosnies galiai (paprastas skaičiavimas)

Šildymo elemento skersmens ir ilgio skaičiavimo pavyzdys

Pradiniai duomenys:
Prietaiso galia P = 800 W; tinklo įtampa U = 220 V; šildytuvo temperatūra 800 °C. Nichromo viela X20H80 naudojama kaip šildymo elementas.

1. Pirmiausia turite nustatyti srovės stiprumą, kuris praeis per šildymo elementą:
I=P/U \u003d 800 / 220 \u003d 3,63 A.

2. Dabar reikia rasti šildytuvo varžą:
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 omas;

3. Remiantis 1 punkte gauta srovės, einančios pro šalį, verte nichromo šildytuvas, reikia pasirinkti laido skersmenį. Ir šis momentas yra svarbus. Jei, pavyzdžiui, esant 6 A srovės stipriui, naudojama 0,4 mm skersmens nichrominė viela, ji sudegs. Todėl, apskaičiavus srovės stiprumą, iš lentelės reikia pasirinkti tinkamą vielos skersmens vertę. Mūsų atveju, kai srovės stipris yra 3,63 A ir šildytuvo temperatūra 800 ° C, pasirenkame nichromo laidą, kurio skersmuo d = 0,35 mm ir skerspjūvio plotas S \u003d 0,096 mm 2.

Pagrindinė taisyklė vielos skersmens pasirinkimas galima suformuluoti taip: reikia pasirinkti laidą, kurio leistinoji srovės stipris yra ne mažesnis už skaičiuojamąją srovės stiprumą, einantį per šildytuvą. Norint sutaupyti šildytuvo medžiagą, reikėtų rinktis laidą, kurio artimiausia didesnė (nei skaičiuojama) leistina srovė.

1 lentelė

• jei šildytuvai yra šildomo skysčio viduje, tada apkrova (leistina srovė) gali būti padidinta 1,1 - 1,5 karto;
• kai šildytuvai yra uždari (pavyzdžiui, kamerinėse elektrinėse krosnyse), apkrovą reikia sumažinti 1,2 - 1,5 karto (storesnei vielai imamas mažesnis koeficientas, plonai – didesnis).

Taigi gauname šildytuvo ilgį:
l = R S / ρ \u003d 61 0,096 / 1,11 \u003d 5,3 m.

Šiame pavyzdyje kaip šildytuvas naudojama nichromo viela Ø 0,35 mm. Pagal "Laidas iš tiksliųjų lydinių su didele elektrine varža. Specifikacijos" nichromo vielos prekės ženklo Kh20N80 vardinė elektrinės varžos vertė yra 1,1 omo mm 2 / m ( ρ \u003d 1,1 Ohm mm 2 / m), žr. lentelę. 2.

Skaičiavimų rezultatas – reikalingas nichromo vielos ilgis, kuris yra 5,3 m, skersmuo – 0,35 mm.

2 lentelė

Tam tikros krosnies šildytuvo (nichromo vielos) skersmens ir ilgio nustatymas (išsamus skaičiavimas)

1. Pirmiausia reikia apskaičiuoti orkaitės viduje esančios kameros tūrį. Šiuo atveju imkime h = 490 mm, d = 350 mm ir l = 350 mm (atitinkamai aukštis, plotis ir gylis). Taigi gauname tūrį V = h d l \u003d 490 350 350 \u003d 60 10 6 mm 3 \u003d 60 l (tūrio matas).

2. Toliau reikia nustatyti galią, kurią krosnis turėtų atiduoti. Galia matuojama vatais (W) ir nustatoma pagal nykščio taisyklė: elektrinei orkaitei, kurios tūris yra 10–50 litrų, specifinė galia yra 100 W / l (vatai vienam tūrio litrui), 100–500 litrų tūrio - 50–70 W / l. Paimkime nagrinėjamos krosnies savitąją galią 100 W/l. Taigi, elektrinio krosnies šildytuvo galia turėtų būti P \u003d 100 60 \u003d 6000 W \u003d 6 kW.

Reikėtų pažymėti, kad su 5-10 kW galia šildytuvai dažniausiai gaminami vienoje fazėje. Esant didelėms galioms, vienodai apkrauti tinklą, šildytuvai gaminami trifaziai.

3. Tada reikia rasti srovės, einančios per šildytuvą, stiprumą I=P/U , kur P - šildytuvo galia, U - šildytuvo įtampa (tarp jo galų) ir šildytuvo varža R=U/I .

Gali būti du prisijungimo prie elektros tinklo variantai:

• prie buitinio vienfazio srovės tinklo – tada U = 220 V;
• į pramoninį trifazės srovės tinklą - U = 220 V (tarp nulinio laido ir fazės) arba U = 380 V (tarp bet kurių dviejų fazių).

I=P/U \u003d 6000 / 220 \u003d 27,3 A - srovė, einanti per šildytuvą.
Tada reikia nustatyti krosnies šildytuvo varžą.
R=U/I \u003d 220 / 27,3 \u003d 8,06 omų.

1 pav. Laidinis šildytuvas vienfazio srovės tinkle

Norimos vielos skersmens ir jo ilgio reikšmės bus nustatytos šios dalies 5 punkte.

Su tokio tipo jungtimi apkrova paskirstoma tolygiai per tris fazes, t.y. 6/3 = 2 kW vienai fazei. Taigi mums reikia 3 šildytuvų. Toliau reikia pasirinkti šildytuvų (apkrovos) tiesioginio prijungimo būdą. Gali būti 2 būdai: „STAR“ arba „TRIANGLE“.

Verta paminėti, kad šiame straipsnyje pateiktos srovės stiprumo apskaičiavimo formulės ( aš ) ir pasipriešinimas ( R ) trifaziam tinklui nėra parašyti klasikine forma. Tai daroma siekiant neapsunkinti šildytuvų skaičiavimo medžiagos pateikimo su elektros terminais ir apibrėžimais (pavyzdžiui, fazinės ir tiesinės įtampos ir srovės bei jų santykis neminima). Klasikinį trifazių grandinių skaičiavimo metodą ir formules galima rasti specializuotoje literatūroje. Šiame straipsnyje kai kurios matematinės transformacijos, atliktos naudojant klasikines formules, yra paslėptos nuo skaitytojo, ir tai neturi jokios įtakos galutiniam rezultatui.

Jungdami tipas „STAR“šildytuvas yra prijungtas tarp fazės ir nulio (žr. 2 pav.). Atitinkamai, įtampa šildytuvo galuose bus U = 220 V.
I=P/U \u003d 2000 / 220 \u003d 9,10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 omo.

2 pav. Laidinis šildytuvas trifazio srovės tinkle. Prijungimas pagal "STAR" schemą

Jungiant tipas "TRIANGLE"šildytuvas jungiamas tarp dviejų fazių (žr. 3 pav.). Atitinkamai, įtampa šildytuvo galuose bus U = 380 V.
Per šildytuvą einanti srovė yra
I=P/U \u003d 2000 / 380 \u003d 5,26 A.
Vieno šildytuvo atsparumas -
R=U/I \u003d 380 / 5,26 \u003d 72,2 omų.

3 pav. Laidinis šildytuvas trifazio srovės tinkle. Sujungimas pagal schemą "TRIKAMPIS"

4. Nustačius šildytuvo varžą su atitinkamu prijungimu prie elektros tinklo pasirinkite vielos skersmenį ir ilgį.

Nustatant minėtus parametrus, būtina išanalizuoti savitoji šildytuvo paviršiaus galia, t.y. ploto vienetui išsklaidyta galia. Šildytuvo paviršiaus galia priklauso nuo šildomos medžiagos temperatūros ir nuo šildytuvų konstrukcijos.

Pavyzdys
Iš ankstesnių skaičiavimo taškų (žr. šios pastraipos 3 pastraipą) žinome šildytuvo varžą. 60 litrų orkaitei su vienfaze jungtimi – tai R = 8,06 omo. Pavyzdžiui, paimkite 1 mm skersmenį. Tada, norint gauti reikiamą pasipriešinimą, būtina l = R / p \u003d 8,06 / 1,4 \u003d 5,7 m nichromo vielos, kur ρ - vardinė 1 m laido elektrinės varžos vertė [Om / m]. Šio nichromo vielos gabalo masė bus m = l μ \u003d 5,7 0,007 \u003d 0,0399 kg \u003d 40 g, kur μ - 1 m vielos svoris. Dabar reikia nustatyti 5,7 m ilgio vielos gabalo paviršiaus plotą. S = l π d \u003d 570 3,14 0,1 \u003d 179 cm 2, kur l – vielos ilgis [cm], d – vielos skersmuo [cm]. Taigi iš 179 cm 2 ploto reikėtų skirti 6 kW. Išsprendę paprastą proporciją, gauname, kad galia išsiskiria iš 1 cm 2 β = P/S \u003d 6000 / 179 \u003d 33,5 W, kur β - šildytuvo paviršiaus galia.

Gauta paviršiaus galia yra per didelė. Šildytuvas išsilydys, jei bus kaitinama iki tokios temperatūros, kuri užtikrintų gautą paviršiaus galios vertę. Ši temperatūra bus aukštesnė už šildytuvo medžiagos lydymosi temperatūrą.

Pateiktame pavyzdyje parodytas neteisingas vielos skersmens, kuris bus naudojamas šildytuvui, pasirinkimas. Šios pastraipos 5 dalyje bus pateiktas teisingo skersmens pasirinkimo pavyzdys.

Kiekvienai medžiagai, priklausomai nuo reikiamos šildymo temperatūros, nustatoma leistina paviršiaus galios vertė. Jį galima nustatyti naudojant specialias lenteles ar grafikus. Šiuose skaičiavimuose naudojamos lentelės.

Dėl aukštos temperatūros krosnys(esant aukštesnei nei 700–800 ° C temperatūrai) leistina paviršiaus galia, W / m 2, yra lygi β pridėti \u003d β eff α , kur β eff - šildytuvų paviršiaus galia, priklausomai nuo šilumą priimančios terpės temperatūros [W / m 2 ], α yra radiacijos efektyvumo koeficientas. β eff parenkamas pagal 3 lentelę, α - pagal 4 lentelę.

Jeigu žemos temperatūros orkaitė(temperatūra žemesnė nei 200–300 ° C), tada leistina paviršiaus galia gali būti laikoma lygi (4–6) · 10 4 W / m 2.

3 lentelė

4 lentelė

Vielos spiralės, pusiau uždarytos pamušalo grioveliuose

Vielos spiralės lentynose vamzdeliuose

Vieliniai zigzaginiai (stypiniai) šildytuvai

Tarkime, kad šildytuvo temperatūra yra 1000 °C, o ruošinį norime įkaitinti iki 700 °C. Tada pagal 3 lentelę pasirenkame β eff \u003d 8,05 W / cm 2, α = 0,2, β pridėti \u003d β eff α \u003d 8,05 0,2 \u003d 1,61 W / cm 2 \u003d 1,61 10 4 W / m 2.

5. Nustačius leistiną šildytuvo paviršiaus galią, būtina rasti jo skersmenį(laidiniams šildytuvams) arba plotis ir storis(juostiniams šildytuvams), taip pat ilgio.

Vielos skersmenį galima nustatyti pagal šią formulę: d - vielos skersmuo, [m]; P - šildytuvo galia, [W]; U - įtampa šildytuvo galuose, [V]; β pridėti - leistina šildytuvo paviršiaus galia, [W/m 2 ]; ρt - šildytuvo medžiagos savitoji varža tam tikroje temperatūroje [Om m].
ρ t = ρ 20 k , kur ρ 20 - šildytuvo medžiagos elektrinė savitoji varža 20 °C temperatūroje [Om m] k - pataisos koeficientas elektros varžos pokyčiui, priklausomai nuo temperatūros, apskaičiuoti (pagal ).

Vielos ilgį galima nustatyti pagal šią formulę:
l - vielos ilgis, [m].

Mes pasirenkame vielos skersmenį ir ilgį nichromas Х20Н80. Šildytuvo medžiagos savitoji elektrinė varža yra
ρ t = ρ 20 k \u003d 1,13 10 -6 1,025 \u003d 1,15 10 -6 omų m.

Buitinis vienfazis srovės tinklas
60 litrų krosnelės, prijungtos prie buitinio vienfazio srovės tinklo, iš ankstesnių skaičiavimo žingsnių žinoma, kad krosnelės galia yra P \u003d 6000 W, įtampa šildytuvo galuose - U = 220 V, leistina paviršiaus šildytuvo galia β pridėti \u003d 1,6 10 4 W / m 2. Tada gauname

Gautas dydis turi būti suapvalintas iki artimiausio didesnio standarto. Standartinius nichromo ir fechralinės vielos dydžius galite rasti. 2 priedas, 8 lentelė. Šiuo atveju artimiausias didesnis standartinis dydis yra Ø 2,8 mm. Šildytuvo skersmuo d = 2,8 mm.

Šildytuvo ilgis l = 43 m.

Taip pat kartais reikia nustatyti masę reikalinga suma viela.
m = l μ , kur m - vielos gabalo masė, [kg]; l - vielos ilgis, [m]; μ - savitasis svoris (1 metro vielos masė), [kg/m].

Mūsų atveju šildytuvo masė m = l μ \u003d 43 0,052 \u003d 2,3 kg.

Šis skaičiavimas suteikia mažiausią vielos skersmenį, kuriam esant tam tikromis sąlygomis jis gali būti naudojamas kaip šildytuvas.. Medžiagų taupymo požiūriu toks skaičiavimas yra optimalus. Tokiu atveju galima naudoti ir didesnio skersmens vielą, tačiau tada jos kiekis padidės.

Apžiūra
Skaičiavimo rezultatai galima patikrinti tokiu būdu. Gautas 2,8 mm vielos skersmuo. Tada mums reikalingas ilgis yra
l = R / (ρ k) \u003d 8,06 / (0,179 1,025) \u003d 43 m, kur l - vielos ilgis, [m]; R - šildytuvo varža, [omai]; ρ - vardinė 1 m laido elektrinės varžos vertė, [Om/m]; k - pataisos koeficientas elektros varžos pokyčiui, priklausomai nuo temperatūros, apskaičiuoti.
Ši vertė yra tokia pati kaip vertė, gauta atliekant kitą skaičiavimą.

Dabar reikia patikrinti, ar mūsų pasirinkto šildytuvo paviršiaus galia neviršys leistinos paviršiaus galios, kuri buvo nustatyta 4 žingsnyje. β = P/S \u003d 6000 / (3,14 4300 0,28) \u003d 1,59 W / cm 2. Gauta vertė β \u003d 1,59 W / cm 2 neviršija β pridėti \u003d 1,6 W / cm 2.

Rezultatai
Taigi šildytuvui reikės 43 metrų X20H80 nichrominės vielos, kurios skersmuo 2,8 mm, tai yra 2,3 kg.

Pramoninis trifazis srovės tinklas
Taip pat galite rasti laido skersmenį ir ilgį, reikalingą krosnių šildytuvų, prijungtų prie trifazio srovės tinklo, gamybai.

Kaip aprašyta 3 punkte, kiekvienas iš trijų šildytuvų turi 2 kW galios. Raskite vieno šildytuvo skersmenį, ilgį ir masę.

STAR ryšys(žr. 2 pav.)

Šiuo atveju artimiausias didesnis standartinis dydis yra Ø 1,4 mm. Šildytuvo skersmuo d = 1,4 mm.

Vieno šildytuvo ilgis l = 30 m.
Vieno šildytuvo svoris m = l μ \u003d 30 0,013 \u003d 0,39 kg.

Apžiūra
Gautas 1,4 mm vielos skersmuo. Tada mums reikalingas ilgis yra
l = R / (ρ k) \u003d 24,2 / (0,714 1,025) \u003d 33 m.

β = P/S \u003d 2000 / (3,14 3000 0,14) \u003d 1,52 W / cm 2, jis neviršija leistinos.

Rezultatai
Jums reikės trijų šildytuvų, prijungtų pagal „STAR“ schemą
l \u003d 3 30 \u003d 90 m vielos, kuri yra
m \u003d 3 0,39 \u003d 1,2 kg.

Ryšio tipas „TRIANGLE“(žr. 3 pav.)

Šiuo atveju artimiausias didesnis standartinis dydis yra Ø 0,95 mm. Šildytuvo skersmuo d = 0,95 mm.

Vieno šildytuvo ilgis l = 43 m.
Vieno šildytuvo svoris m = l μ \u003d 43 0,006 \u003d 0,258 kg.

Apžiūra
Gautas 0,95 mm vielos skersmuo. Tada mums reikalingas ilgis yra
l = R / (ρ k) \u003d 72,2 / (1,55 1,025) \u003d 45 m.

Ši vertė beveik sutampa su verte, gauta atlikus kitą skaičiavimą.

Paviršiaus galia bus β = P/S \u003d 2000 / (3,14 4300 0,095) \u003d 1,56 W / cm 2, jis neviršija leistinos.

Rezultatai
Reikės trims šildytuvams, sujungtiems pagal schemą „TRIKAMPIS“.
l \u003d 3 43 \u003d 129 m vielos, kuri yra
m \u003d 3 0,258 \u003d 0,8 kg.

Jei palyginsime 2 aukščiau aptartas šildytuvų prijungimo prie trifazio srovės tinklo galimybes, pamatysime, kad „STAR“ reikalauja didesnio skersmens laido nei „TRIANGLE“ (1,4 mm prieš 0,95 mm), kad būtų pasiekta duota 6 kW krosnies galia. Kuriame reikalingas nichromo laido ilgis, prijungtas pagal „STAR“ schemą, yra mažesnis nei laido ilgis, kai jungiamas „TRIANGLE“ tipas(90 m prieš 129 m), ir reikiamos masės, priešingai, yra daugiau (1,2 kg prieš 0,8 kg).

Spiralinis skaičiavimas

Santykiai tarp spiralės žingsnio ir jos skersmens bei vielos skersmens parenkami taip, kad palengvintų šildytuvų patalpinimą krosnyje, užtikrintų pakankamą jų standumą, maksimaliai pašalintų vietinį posūkių perkaitimą. pačios spiralės ir tuo pačiu netrukdyti šilumos perdavimui iš jų gaminiams.

Kuo didesnis spiralės skersmuo ir mažesnis jos žingsnis, tuo lengviau į krosnį įdėti šildytuvus, tačiau padidėjus skersmeniui, spiralės stiprumas mažėja, o jos posūkių tendencija gulėti ant kiekvieno. kiti padidėjimai. Kita vertus, padidėjus apvijų dažniui, sustiprėja jos posūkių dalies, nukreiptos į gaminius, ekranavimo poveikis likusiai daliai ir dėl to pablogėja jo paviršiaus naudojimas, taip pat gali atsirasti vietinis perkaitimas.

Praktika nustatė gerai apibrėžtus rekomenduojamus laido skersmens santykius ( d ), žingsnis ( t ) ir spiralės skersmuo ( D ) vielai Ø 3–7 mm. Šie santykiai yra tokie: t ≥ 2d ir D = (7÷10) d nichromui ir D = (4÷6) d - mažiau patvariems geležies-chromo-aliuminio lydiniams, tokiems kaip fechral ir kt. Plonesniems laidams santykis D ir d , taip pat t paprastai ima daugiau.

Išvada

Pavyzdžiuose pateikiami tik skaičiavimo metodai laidiniai šildytuvai. Be vielos iš tiksliųjų lydinių, juosta taip pat gali būti naudojama šildytuvų gamybai.

Šildytuvų skaičiavimas neapsiriboja jų dydžių pasirinkimu. Taip pat būtina nustatyti medžiagą, iš kurios turi būti pagamintas šildytuvas, šildytuvo tipą (laidą ar juostelę), šildytuvų vietą ir kitas savybes. Jei šildytuvas pagamintas spiralės pavidalu, būtina nustatyti apsisukimų skaičių ir žingsnį tarp jų.

Tikimės, kad straipsnis buvo jums naudingas. Leidžiame nemokamą platinimą, jei yra nuoroda į mūsų svetainę http://www.svetainė.

Jei radote netikslumų, prašome pranešti el [apsaugotas el. paštas] svetainėje arba naudodamiesi Orfus sistema, pasirinkdami neteisingai parašytą tekstą ir paspausdami Ctrl+Enter.

Bibliografija

• Djakovas V.I. "Tipiniai elektros įrangos skaičiavimai".
• Žukovas L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. "Lydiniai šildytuvams".
• Sokunov B.A., Grobova L.S. "Elektroterminiai įrenginiai (elektrinės varžos krosnys)".
• Feldmanas I.A., Gutmanas M.B., Rubinas G.K., Shadrichas N.I. "Elektrinės varžos krosnių šildytuvų skaičiavimas ir projektavimas".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html