Рассчитать длину нихромовой проволоки: Калькулятор расчета спирали из нихрома и фехраля для нагревателей :: информационная статья компании Полимернагрев

методика проведения вычислений, справочные таблицы

Наиболее значительной деталью электротепловой установки является нагревательный элемент. Основная составляющая часть приборов косвенного нагрева — резистор с высоким удельным сопротивлением. А одним из приоритетных материалов — хромоникелевый сплав. Так как сопротивление нихромовой проволоки высоко, этот материал занимает лидирующее место в качестве сырья для различных видов электротепловых установок. Расчёт нагревателя из нихромовой проволоки проводят с целью определения размеров нагревательного элемента.

• Основные понятия
• Алгоритм расчёта для однофазных установок
• Классификация нагревателей по температуре
• Параметры, способствующие неполадкам

Основные понятия

В целом производить расчёт нагревательного элемента из нихрома необходимо по четырём вычислениям: гидравлическому, механическому, тепловому и электрическому. Но обычно подсчёты проводят лишь в два этапа: по тепловым и электрическим показателям.

К тепловым характеристикам относятся:

• тепловая изоляция;
• коэффициент полезного действия по теплоте;
• необходимая теплоотдающая поверхность.

Основной целью расчёта нихрома является определение геометрических размеров нагревательного сопротивления.

К электрическим параметрам обогревателей являются:

• напряжение питания;
• способ регулирования мощности;
• коэффициент мощности и электрический коэффициент полезного действия.

При выборе питающего напряжения для устройств обогрева отдают предпочтение тому, что несёт минимальную угрозу животным и обслуживающему персоналу. Напряжение сети в установках сельского хозяйства составляет 380/200 вольт с частотой тока 50 Герц. В случае применения электроустановок в особо сырых помещениях, при повышенной электроопасности напряжение следует снизить.

Его значение должно не превышать 12, 24, 36 вольт.

Регулировать температуру и мощность нагревателя можно двумя способами:

• меняя напряжение;
• переменой величины сопротивления.

Наиболее распространённым способом изменять мощность является включение в работу определённого числа секций трехфазной установки. В современных нагревательных установках мощность меняют регулировкой напряжения с помощью тиристоров.

Расчёт по рабочему току основан на табличной зависимости, которая связывает токовую нагрузку на проводник из нихрома, его площадь сечения и температуру.

Табличные данные были составлены для проволоки из нихрома, которая натягивалась в воздухе без учёта колебаний и вибраций при температуре 20 °C.

Для того чтобы перейти к реальным условиям, в расчётах необходимо использовать поправочные коэффициенты.

Алгоритм расчёта для однофазных установок

Расчёт спирали из нихрома следует проводить поэтапно, используя начальные сведения о нагревателе: необходимая мощность и марка нихрома.

Мощность одной секции:

Рс = Р/ (mn)

P — мощность установки, Вт;

m — количество фаз, для однофазной m = 1;

n — число секций в одной фазе, для установок мощностью около 1 квт n = 1.

Рабочий ток одной секции нагревателя:

Ic = P с/(Un)

U — напряжение сети, для однофазных установок U = 220 в

Расчётная температура проволоки:

θр = θд/(Км Кс)

θд — допустимая рабочая температура, выбирается из таблицы 1 в зависимости от материала, °C.

Таблица 1 — Параметры материалов для электрических нагревателей.

Материал	Удельное сопротивление при 20 °C, x10-6Ом·м	Температурный коэффициент сопротивления, x10— 6 °C -1	Допустимая рабочая температура, °C	Температура плавления, °C
Нихром двойной (Х20Н80-Н)	1,1	16,5	1200	1400
Нихром тройной (Х15Н60-Н)	1,1	16,3	1100	1390

Км — коэффициент монтажа, выбирают из таблицы 2 в зависимости от конструктивного исполнения.

Таблица 2 — Коэффициент монтажа для некоторых видов конструкций нагревателей в спокойном потоке воздуха.

Конструктивное исполнение нагревателя	Км
Провод при горизонтальном размещении	1,0
Спираль из провода без тепловой изоляции	0,8 — 0,9
Спираль из провода на огнеупорном каркасе	0,7
Провод на огнеупорном каркасе	0,6 — 0,7
Нагревательные сопротивления между двумя слоями тепловой изоляции	0,5
Нагревательные сопротивления с хорошей тепловой изоляцией	0,3 — 0,4

Роль коэффициента монтажа в том, что он даёт возможность учитывать повышение температуры нагревателя в реальных условиях по сравнению с данными справочной таблицы.

Кс — коэффициент окружающей среды, определяется из таблицы 3.

Таблица 3 — Коэффициент поправки на некоторые условия окружающей среды.

Условия окружающей среды	Кс
Спираль из провода в потоке воздуха со скоростью движения, м /с
3	1,8
5	2,1
10	3,1
Нагревательный элемент в неподвижной воде	2,5
Нагревательный элемент в потоке воды	3,0−3,5

Коэффициент среды даёт поправку на улучшение теплоотдачи из-за условий окружающей среды. Поэтому реальные результаты расчётов будут немного отличаться от табличных значений.

Диаметр d, мм и площадь поперечного сечения S, мм ² выбирается по рабочему току и расчётной температуре из таблицы 4

Таблица 4 — Допустимая нагрузка на нихромовую проволоку при 20 °C, подвешенную в спокойном воздухе горизонтально.

Длина проволоки одной секции:

L = (U ф²S*10^-6)/(ρ 20 [1+α(θ р -20)] Рс x10³)

ρ 20 — удельное сопротивление при температуре 20 °C, выбирается из таблицы 1;

α — температурный коэффициент сопротивления, определяется из соответствующего столбца в таблице 1.

Диаметр спирали:

D = (6…10) d, мм.

Определяем шаг спирали:

h = (2…4) d, мм

Шаг спирали влияет на производительность работы. При его больших значениях теплоотдача увеличивается.

Количество витков спирали

W = (lx10³)/ (√h²+(πD)²)

Длина спирали:

L = h W x10^-3

Если назначением проволочного нагревателя является повышение температуры жидкости, рабочий ток увеличивают в 1,5 раза от расчётного значения. В случае расчёта нагревателя с закрытым типом рабочий ток рекомендуется снизить в 1,2 раза.

Классификация нагревателей по температуре

Нагреватели по предельно допустимой температуре подразделяются на пять классов:

1. 200° C. В этом диапазоне температур наиболее широко распространено использование трубчатых электрических нагревателей. Для того чтобы в рабочем пространстве соблюдалась оптимальная температура, при монтаже ТЕНов необходимо уделить внимание их правильному расположению.
2. От 200 до 400° C. Используются ленточные нагреватели. Для создания необходимой температуры в рабочей камере охватывают весь её периметр.
3. От 400 до 600° C. Материалом для нагревателей должен служить лишь резистивный элемент высокого сопротивления. Распространёнными являются константан, фехраль, нихром. С целью обеспечения необходимой температуры нагреватель должен быть открытым для доступа воздуха. Поэтому расположен внутри или снаружи трубки.
4. От 600 до 1250° C. В печах старого образца используется нихром. Но в этом диапазоне температур он значительно уступает сплаву из алюминия, железа и хрома (фехрали). Поэтому в более современных образцах печей нихром заменён фехралью.
5. От 1250 до 1700° C. Высокотемпературные нагреватели изготавливают из дисилицида молибдена, карбида кремния. Основным недостатком обогревателей является их дефицит и высокая стоимость.

Параметры, способствующие неполадкам

Наиболее велика вероятность выхода из строя электрических нагревателей вследствие окисления поверхности нагревательного сопротивления.

Факторы, которые влияют на скорость разрушения нагревателя:

• рабочая температура;
• условия окружающей среды, в которых работает нагреватель;
• частота включений.

Из-за того, что электронагревательные установки работают с превышением допустимых значений этих параметров, происходят наиболее частые поломки: обгорание контактов, нарушение механической прочности нихромовой проволоки.

Ремонт нагревательного элемента из нихрома осуществляется с помощью пайки или скручивания.

Таблица расчета нихромовой спирали от поставщика Электровек-сталь / Evek

Как рассчитать нихромовую спираль

В термических элементах электроприборов спираль обычно наматывают «на глазок». Необходимое количество витков и температура нагрева подбирается после включения в сеть. При этом нерационально расходуется не только время, но и нихромовая нить. Ознакомившись с приведенной ниже таблицей, вы можете произвести предварительный расчёт для напряжения 220 В при известном удельном сопротивлении нихрома =1,12 Ом·мм²/м. Таблица позволяет определить длину намотки «виток к витку», учитывая толщину нити и диаметр стержня, на который наматывается спираль. Длину провода под напряжение 127 В пересчитывают, используя математическую пропорцию.

Условные обозначения в таблице: D — диаметр стержня, мм; L — длина спирали, см.

диам. нихрома 0,2 мм	диам. нихрома 0,2 мм	диам. нихрома 0,3 мм	диам. нихрома 0,3 мм	диам. нихрома 0,4 мм	диам. нихрома 0,4 мм	диам. нихрома 0,5 мм	диам. нихрома 0,5 мм	диам. нихрома 0,6 мм	диам. нихрома 0,6 мм	диам. нихрома 0,7 мм	диам. нихрома 0,7 мм	диам. нихрома 0,8 мм	диам. нихрома 0,8 мм	диам. нихрома 0,9 мм	диам. нихрома 0,9 мм	диам. нихрома 1,0 мм	диам. нихрома 1,0 мм
D	L	D	L	D	L	D	L	D	L	D	L	D	L	D	L	D	L
1,5	49	1,5	59	1,5	77	2	64	2	76	2	84	3	68	3	78	3	75
2	30	2	43	2	68	3	46	3	53	3	62	4	54	4	72	4	63
3	21	3	30	3	40	4	36	4	40	4	49	5	46	6	68	5	54
4	16	4	22	4	28	5	30	5	33	5	40	6	40	8	52	6	48
5	13	5	18	5	24	6	26	6	30	6	34	8	31			8	33
				6	20			8	22	8	26	10	24			10	30
										10	22

Например, необходимо для напряжения 127 Вольт определить длину намотки нихромового провода сечением 0,5 мм на стержень Ø 5 мм. Из таблицы видно, что длина такого провода для напряжения 220 Вольт = 30 см. Далее следует арифметическая пропорция: 220 В — 30 см 127 В — X см, тогда: Х =127×30 / 220 = 18 см. Намотав провод, подключите его к электросети и убедитесь, что всё правильно. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на одну треть от значения, приведенного в таблице. (В. ДОРОГОВ Моделист-Конструктор, 1986 г.)

Купить по конкурентной цене

На складе ООО «Электровек-сталь» представлен разнообразный ассортимент жаропрочных проволок. Поставляем сертифицированную продукцию из фехрали и нихрома. Мы ценим время своих клиентов, поэтому всегда рады оказать посильную помощь с выбором. К вашим услугам опытные менеджеры-консультанты. Качество продукции гарантируется строгим соблюдением норм производства. Выполнение заказов занимает минимальное время. Оптовым клиентам предоставляются скидки.

температура — Какова формула нихрома

Задавать вопрос

спросил 8 лет, 2 месяца назад

Изменено 5 лет, 4 месяца назад

Просмотрено 4к раз

\$\начало группы\$

Не имея знаний в области электрики, я заинтересован в изучении применения нихрома.

Насколько я понимаю, у него есть рейтинги swg. Но то, что я ищу, — это формула, которая может вычислить конкретную вещь, если предоставлены другие определенные входные данные.

Подобно треугольнику V = I/R, существует ли формула для нихрома, содержащая следующие свойства:

Напряжение, сила тока, температура нихрома, длина нихромовой проволоки и номинальная мощность нихромовой проволоки (swg) — я полагаю, что это все применимые переменные, пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь.

Пример 1: Так, например, если я ввожу температуру нихрома, которую я хочу достичь, скажем, 50 ° C, длина нихромовой проволоки должна составлять 2 дюйма, а номинал 32 swg, используя их, может ли формула рассчитать требования к напряжению и силе тока?

Пример 2: Используя входы, напряжение, силу тока, длину провода и рейтинг swg, может ли он рассчитать температуру?

Спасибо

• температура
• тепло

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Нихромовая проволока представляет собой резистор. Он немного меняет свое сопротивление в зависимости от температуры, но основная идея заключается в том, что это просто резистор, рассеивающий мощность. Ничего волшебного, просто сохранение энергии. Подавляющее большинство электрической энергии, рассеиваемой нихромовой проволокой, будет в виде тепла.

На этом сайте представлена ​​табличная таблица, в которой указаны размер нихрома, температура и сила тока.

\$\конечная группа\$

10

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

плав — Формула для расчета времени нагрева нихрома?

Да, есть формула, и я оставлю это до конца.

Вопрос, который вы задаете, касается не только формулы. Речь идет о параметрах, которые в него входят.

Параметры, которые необходимо вычислить, включают:

• тепловое сопротивление , указанное в градусах подъема / Вт.
• Сопротивление провода , указанное в Ом/единица длины
• удельная теплоемкость , указывается в энергии /(масса*температура)

Тепловое сопротивление для нихромового стержня (толстая проволока) будет состоять из двух компонентов: — от провода к окружающей среде, θ _(ja) — от проволоки до ее держателя, θ _(jb)

Оба θ _(ja) и θ _(jb) указаны в единицах град. С/В.

Вам также необходимо знать тепловое превышение на единицу длины вашего провода при входном токе, которое вы можете получить у производителя. Подсказка: если вы также знаете массу на единицу длины, вы можете получить представление и об удельной теплоемкости.

Вот таблица теплового нарастания в зависимости от силы тока для нихромовой проволоки различных размеров: http://hotwirefoamcutterinfo.com/_NiChromeData_files/1_Amperage.jpg

Вооружившись всем этим, если у вас есть доступ к инструменту теплового моделирования, вы можете модель, которая будет предсказывать рост мощности на Вт и скорость роста для всех частей конструкции.

Но чтобы это точно предсказать, нужно знать все характеристики термического сопротивления всех деталей, которые соприкасаются с нагретым стержнем, в том числе держатель, к чему этот держатель подключен, контакты со стержнем, и проводка, по которой течет ток. Все это будет отводить тепло от стержня и тем самым понижать его температуру.

Другими словами, ваша модель хороша настолько, насколько хороши данные, которые вы ей предоставляете.

Если вы похожи на большинство из нас, у вас нет этого дорогого программного инструмента, опыта его использования или знания всех этих параметров для построения точной тепловой модели.

Что делать тогда? Вам придется использовать измерения фактической проволоки/стержня и его удерживающего устройства, чтобы определить общие значения θ _(ja) и θ _(jb) , а также измерить чистую скорость нарастания. И если задействован воздушный поток, вам также необходимо будет охарактеризовать эти значения в зависимости от скорости воздушного потока.

Все не так плохо, как кажется. Это довольно стандартная работа для проверки продукта. Это требует времени и инвестиций в оборудование для тепловых измерений. В вашем случае вы, вероятно, могли бы обойтись настольным источником питания и тепловизионной камерой, которая дала бы хорошее представление о том, куда уходит тепло, когда вы пропускаете ток через нихромовый стержень. Также будет показано, как сконструировать держатель, контакты и проводку, чтобы свести к минимуму теплопередачу.

---

А теперь математика.

Выполнив эту базовую работу, вы получите следующие значения, необходимые для прогнозирования зависимости температуры от потребляемой мощности:

• градусов подъема, град. C = W * (θ _(ja) * θ _(jb) ) / (θ _(ja) + θ _(jb) )

Указывает установившуюся температуру при заданной потребляемой мощности для вашей системы на открытом воздухе.

Что касается , сколько времени требуется для достижения этого состояния , это зависит от массы всех частей и окружающей среды, а также от их удельной теплоемкости.

Формула для расчета нагрева материала:

• Q = mc∆T

Где м — масса материала, c — теплоемкость (в джоулях/(кг*град. К), Q — подводимая энергия в джоулях и ∆T — изменение температуры.

Тогда время для данного Q равно:

• t = Q / W

Собираем все вместе, находим t , переносим 1…

• t = mc∆T / Вт

Подробнее здесь: https://sciencing.com/calculate-time-heat-object-8223103.html

Обратите внимание, что это расчет для идеальной системы с бесконечным тепловым сопротивлением.