Kā aprēķināt nihroma stieples garumu

Pamatinformācija un nihroma zīmoli

Niķeli sauc par niķeļa un hroma sakausējumu, pievienojot mangānu, silīciju, dzelzi, alumīniju. Šim materiālam parametri ir atkarīgi no sakausējumā esošo vielu īpašās attiecības, bet vidēji ir diapazonā:

• elektriskā pretestība - 1,05–1,4 omi * mm²/ m (atkarībā no sakausējuma pakāpes);
• temperatūras pretestības koeficients - (0,1-0,25) · 10⁻³ LĪDZ⁻¹;
• darba temperatūra - 1100 ° C;
• kušanas temperatūra - 1400 ° C;

Tabulās pretestību bieži norāda μOhm * m (vai 10^-6 Ohm * m) - skaitliskās vērtības ir vienādas, izmēru atšķirība.

Pašlaik ir divi visizplatītākie nihroma stieples zīmoli:

• X20H80. Tas sastāv no 74% niķeļa un 23% hroma, kā arī 1% dzelzs, silīcija un mangāna. Šīs markas vadītājus var izmantot temperatūrā līdz 1250 ^ᵒC, kušanas temperatūra - 1400 ^ᵒC. Tam ir arī augsta elektriskā pretestība. Sakausējumu izmanto sildīšanas ierīču elementu ražošanai. Īpatnējā pretestība ir 1,03-1,18 μOhm · m;
• X15H60. Sastāvs: 60% niķeļa, 25% dzelzs, 15% hroma. Darba temperatūra ne vairāk kā 1150 ° C ^ᵒC. Kušanas temperatūra - 1390 ^ᵒC. Tas satur vairāk dzelzs, kas palielina sakausējuma magnētiskās īpašības un palielina tā izturību pret koroziju.

Jūs uzzināsit vairāk par šo sakausējumu kategorijām un īpašībām no GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 un citiem.

Kā jau minēts, nihroma stieple tiek izmantota visur, kur nepieciešami sildīšanas elementi. Augsta pretestība un kušanas temperatūra ļauj izmantot nihromu par pamatu dažādiem sildīšanas elementiem, sākot ar tējkannu vai fēnu un beidzot ar mufeļkrāsni.

Aprēķina metodes

Pēc pretošanās

Izdomāsim, kā aprēķināt nihroma stieples garumu jaudas un pretestības izteiksmē. Aprēķins sākas ar nepieciešamās jaudas noteikšanu. Iedomājieties, ka mums ir nepieciešams nihroma pavediens mazam lodāmuram ar jaudu 10 vati, kas darbosies no 12 V barošanas avota. Lai to izdarītu, mums ir vads ar diametru 0,12 mm.

Vienkāršākais nihroma garuma aprēķins jaudā, neņemot vērā sildīšanu, tiek veikts šādi:

Mēs nosakām pašreizējo stiprību:

P = UI

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

Nihroma stieples pretestības aprēķināšanu veic: Ohmas likums:

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

Stieples garums ir:

l = SR /ρ,

kur S ir šķērsgriezuma laukums, ρ – pretestība.

Vai arī pēc šīs formulas:

l = (Rπd2) / 4ρ

Bet vispirms jums jāaprēķina pretestība nihroma stieplei ar diametru 0,12 mm. Tas ir atkarīgs no diametra - jo lielāks tas ir, jo mazāka pretestība.

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

To pašu var ņemt no GOST 12766.1-90 tabulas. 8, kur ir norādīta vērtība 95,6 omi / m, ja to saskaita, iegūst gandrīz to pašu:

L = R_{nepieciešams}/ R_tabl= 14,4 / 95,6 = 0,151 m = 15,1 cm

10 vatu sildītājam, kuru darbina 12 V, jums ir nepieciešams 15,1 cm.

Ja jums jāaprēķina spirāles pagriezienu skaits, lai to savītu no tāda garuma nihroma stieples, tad izmantojiet šādas formulas:

Viena pagrieziena garums:

l₁= π (D + d / 2),

Pagriezienu skaits:

N = L / (π (D + d / 2)),

kur L un d ir stieples garums un diametrs, D ir stieņa diametrs, uz kura spirāle tiks vīta.

Pieņemsim, ka mēs vīsim nihroma stiepli uz stieņa ar diametru 3 mm, tad aprēķinus veic milimetros:

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

Bet tajā pašā laikā ir jāņem vērā, vai šāda šķērsgriezuma nihroms var izturēt šo strāvu vai nē. Tālāk ir sniegtas detalizētas tabulas maksimālās pieļaujamās strāvas noteikšanai noteiktā temperatūrā konkrētām sekcijām. Vienkāršiem vārdiem sakot - jūs nosakāt, cik grādus vadam vajadzētu sakarst, un izvēlieties tā šķērsgriezumu nominālajai strāvai.

Ņemiet vērā arī to, ka, ja sildītājs atrodas šķidruma iekšpusē, tad strāvu var palielināt 1,2-1,5 reizes, un, ja slēgtā telpā, tad otrādi - samazināt.

Pēc temperatūras

Iepriekš minētā aprēķina problēma ir tāda, ka mēs uzskatām aukstas spirāles pretestību gar nihroma pavediena diametru un tā garumu. Bet tas ir atkarīgs no temperatūras, vienlaikus ir arī jāapsver, kādos apstākļos to būs iespējams sasniegt. Ja šis aprēķins joprojām ir piemērojams putu griešanai vai sildītājam, tad tas būs pārāk rupjš mufeļkrāsnī.

Mēs sniedzam krāsns nihroma aprēķinu piemēru.

Vispirms nosakiet tā tilpumu, teiksim, 50 litrus, pēc tam nosakiet jaudu, jo tam ir empīrisks noteikums:

• līdz 50 litriem - 100W / l;
• 100-500 litri - 50-70 W / l.

Tad mūsu gadījumā:

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

Tālāk mēs apsveram pašreizējo stiprību un pretestību:

220 V:

I = 5000/220 = 22,7 ampēri

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

380 V spriegumam, savienojot spirāles ar zvaigzni, aprēķins būs šāds.

Sadaliet jaudu 3 fāzēs:

Pf = 5/3 = 1,66 kW uz fāzi

Savienojot ar zvaigzni, katram atzaram tiek pielietots 220 V (fāzes spriegums, tas var atšķirties atkarībā no jūsu elektriskās instalācijas), tad strāva:

I = 1660/220 = 7,54 A

Pretestība:

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

Trīsstūra savienojumam mēs aprēķinām pēc lineārā sprieguma 380V:

I = 1660/380 = 4,36 A

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

Lai noteiktu diametru, tiek ņemta vērā sildītāja īpatnējā virsmas jauda. Mēs aprēķinām garumu, mēs ņemam pretestību no tabulas. 8. GOST 12766.1-90, bet vispirms mēs definējam diametru.

Lai aprēķinātu krāsns īpatnējo virsmas jaudu, izmantojot formulu.

Likme (atkarīga no siltumu absorbējošās virsmas) un koeficients (starojuma efektivitātes koeficients) tiek izvēlēti saskaņā ar nākamajām tabulām.

Tātad, lai uzsildītu krāsni līdz 1000 grādiem, ņem spirāles temperatūru 1100 grādi, pēc tam saskaņā ar atlases tabulu B_ef izvēlieties vērtību 4,3 W / cm², un saskaņā ar koeficienta a atlases tabulu - 0,2.

AT_papildu= B_ef* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm² = 0,86 * 10 ^ 4 W / m²

Diametrs tiek noteikts pēc formulas:

R_t - sildītāja materiāla īpatnējā pretestība noteiktā t ir noteikta saskaņā ar GOST 12766.1, 9. tabulu (parādīts zemāk).

Nihromam X80N20 - 1 025

R_t= p₂₀* R₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 omi / mm

Pēc tam, lai izveidotu savienojumu ar trīsfāžu tīklu saskaņā ar "Star" shēmu:

d = 1,23 mm

Garumu aprēķina pēc formulas:

L = 42m

Pārbaudiet vērtības:

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

Vērtības atšķiras spirāles augstās temperatūras dēļ, pārbaudē netiek ņemti vērā vairāki faktori. Tāpēc mēs ņemam 1 spirāles garumu - 42m, tad trīs spirālēm jums ir nepieciešami 126 metri 1,3 mm nihroma.

Secinājums

Tādējādi jūs varat aprēķināt stieples garumu nihroma spirālei un noteikt vēlamo diametru pēc jaudas, šķērsgriezuma un temperatūras. Ir svarīgi ņemt vērā:

• vides apstākļi;
• sildelementu atrašanās vieta;
• spirāles temperatūra;
• temperatūra, līdz kurai virsma jāuzsilda, un citi faktori.

Pat iepriekš minēto aprēķinu, neskatoties uz tā sarežģītību, nevar saukt par pietiekami precīzu. Tā kā sildīšanas elementu aprēķins ir nepārtraukta termodinamika, un var minēt vairākus faktorus, kas ietekmē tā rezultātus, piemēram, krāsns siltumizolācija utt.

Praksē pēc spirāļu novērtēšanas viņi atkarībā no rezultāta pievieno vai noņem vai izmanto temperatūras sensorus un ierīces, lai to pielāgotu.

Saistītie materiāli:

• Kā pats izgatavot indukcijas katlu
• Kabeļa šķērsgriezuma aprēķins pēc jaudas un strāvas
• Kā aprēķināt stieples pretestību