La parte più significativa di un impianto elettrotermico è l'elemento riscaldante. Il componente principale dei dispositivi di riscaldamento indiretto è un resistore ad alta resistività. E uno dei materiali prioritari è una lega di cromo-nichel. Poiché la resistenza del filo di nichelcromo è elevata, questo materiale occupa un posto di primo piano come materia prima per vari tipi di installazioni termiche elettriche. Il calcolo del riscaldatore del filo di nichelcromo viene eseguito per determinare le dimensioni dell'elemento riscaldante.
Contenuto
- Concetti basilari
- Algoritmo di calcolo per impianti monofase
- Classificazione della temperatura dei riscaldatori
- Opzioni che contribuiscono ai problemi
Concetti basilari
In generale, è necessario calcolare un elemento riscaldante in nicromo secondo quattro calcoli: idraulico, meccanico, termico ed elettrico. Ma di solito i calcoli vengono eseguiti in solo due fasi: da indicatori termici ed elettrici.
Le prestazioni termiche includono:
- isolamento termico;
- efficienza termica;
- superficie di dissipazione del calore richiesta.
Lo scopo principale del calcolo del nicromo è determinare le dimensioni geometriche della resistenza al riscaldamento.
Ai parametri elettrici dei riscaldatorisono:
- tensione di alimentazione;
- metodo di regolazione della potenza;
- fattore di potenza ed efficienza elettrica.
Quando si sceglie una tensione di alimentazione per i dispositivi di riscaldamento, viene data preferenza a qualcosa che rappresenti una minaccia minima per gli animali e il personale di servizio. La tensione di rete negli impianti agricoli è di 380/200 Volt con una frequenza di corrente di 50 Hertz. In caso di utilizzo di impianti elettrici in ambienti particolarmente umidi, con elevato rischio elettrico, la tensione deve essere ridotta. Il suo valore non deve superare 12, 24, 36 volt.
Regola la temperatura e la potenza del riscaldatore si può fare in due modi:
- cambio di tensione;
- un cambiamento nella grandezza della resistenza.
Il modo più comune per cambiare la potenza è accendere un certo numero di sezioni di un'installazione trifase. Nei moderni impianti di riscaldamento, la potenza viene modificata dalla regolazione della tensione mediante tiristori.
Il calcolo della corrente di esercizio si basa su una dipendenza tabulare, che collega il carico di corrente sul conduttore di nichelcromo, la sua area della sezione trasversale e la temperatura.
I dati tabulati sono stati compilati per il filo di nichelcromo, che è stato teso in aria senza tener conto delle vibrazioni e delle vibrazioni a una temperatura di 20 ° C.
Per andare alle condizioni reali, è necessario utilizzare i fattori di correzione nei calcoli.
Algoritmo di calcolo per impianti monofase
Il calcolo della spirale di nichelcromo dovrebbe essere eseguito in più fasi, utilizzando le informazioni iniziali sul riscaldatore: la potenza richiesta e la marca di nichelcromo.
Potenza di una sezione:
Pc = P / (min)
P è la potenza dell'impianto, W;
m - numero di fasi, per monofase m = 1;
n è il numero di sezioni in una fase, per impianti con una potenza di circa 1 kW n = 1.
Corrente di esercizio di una sezione del riscaldatore:
Ic = P con / (Un)
U - tensione di rete, per installazioni monofase U = 220 V
Temperatura del filo calcolata:
р = / (Km Ks)
θд - temperatura di esercizio consentita, selezionata dalla tabella 1 a seconda del materiale, ° C.
Tabella 1 - Parametri dei materiali per riscaldatori elettrici.
| Materiale | Resistività a 20 ° C, x10-6Oh, ma | Coefficiente di temperatura di resistenza, x10— 6 ° C -1 | Temperatura di esercizio consentita, ° C | Punto di fusione, ° C |
| Nicromo doppio (Х20Н80-Н) | 1,1 | 16,5 | 1200 | 1400 |
| Nicromo triplo (Х15Н60-Н) | 1,1 | 16,3 | 1100 | 1390 |
Km - fattore di installazione, selezionato dalla tabella 2, a seconda del design.
Tavolo 2 - Fattore di installazione per alcuni tipi di modelli di riscaldatori in un flusso d'aria calmo.
| Design del riscaldatore | Km |
| Filo orizzontale | 1,0 |
| Spirale in filo senza isolamento termico | 0,8 — 0,9 |
| Spirale metallica su telaio ignifugo | 0,7 |
| Filo refrattario | 0,6 — 0,7 |
| Resistenze di riscaldamento tra due strati di isolamento termico | 0,5 |
| Resistenze di riscaldamento con buon isolamento termico | 0,3 — 0,4 |
Il ruolo del fattore di installazione è che consente di tenere conto dell'aumento della temperatura del riscaldatore in condizioni reali rispetto ai dati nella tabella di ricerca.
Кс - fattore ambientale, determinato dalla tabella 3.
Tabella 3 - Fattore di correzione per alcune condizioni ambientali.
| Condizioni ambientali | Ks |
| Spirale da un filo in un flusso d'aria con una velocità di movimento, m / s | |
| 3 | 1,8 |
| 5 | 2,1 |
| 10 | 3,1 |
| Elemento riscaldante in acqua naturale | 2,5 |
| Elemento riscaldante in flusso d'acqua | 3,0−3,5 |
Il fattore ambientale corregge un migliore trasferimento di calore dovuto alle condizioni ambientali. Pertanto, i risultati effettivi del calcolo differiranno leggermente dai valori della tabella.
Diametro d, mm e area della sezione trasversale S, mm 2 selezionato dalla corrente di esercizio e dalla temperatura di progetto dalla tabella 4
Tabella 4 - Carico ammissibile su filo di nichelcromo a 20°C, sospeso orizzontalmente in aria calma.
Lunghezza del filo di una sezione:
L = (U f2S * 10-6) / (ρ 20 [1 + α (θ р -20)] с x103)
ρ 20 - resistività a 20 ° C, selezionata dalla tabella 1;
α - coefficiente di resistenza alla temperatura, è determinato dalla colonna corrispondente nella tabella 1.
Diametro spirale:
D = (6... 10) d, mm.
Determinare il passo della spirale:
h = (2... 4) d, mm
Il passo della spirale influisce sulle prestazioni di lavoro. Con i suoi grandi valori, aumenta il trasferimento di calore.
Numero di giri di spirale
L = (lx103) / (√h2+ (πD)2)
Lunghezza bobina:
L = h P x10-3
Se lo scopo del riscaldatore del filo è aumentare la temperatura del liquido, la corrente di esercizio viene aumentata di 1,5 volte il valore calcolato. Nel caso di un riscaldatore di tipo chiuso, si consiglia di ridurre la corrente di esercizio di 1,2 volte.
Classificazione della temperatura dei riscaldatori
In base alla temperatura massima consentita, i riscaldatori sono suddivisi in cinque classi:
-
200°C. In questo intervallo di temperatura, l'uso di riscaldatori elettrici tubolari è più comune. Al fine di mantenere la temperatura ottimale nello spazio di lavoro, durante l'installazione di TEN, è necessario prestare attenzione alla loro corretta posizione. - da 200 a 400°C. Vengono utilizzati riscaldatori a nastro. Per creare la temperatura richiesta nella camera di lavoro, coprirne l'intero perimetro.
- da 400 a 600°C. Il materiale per i riscaldatori dovrebbe essere solo un elemento resistivo ad alta resistenza. I più comuni sono la costantana, il fechral, il nichelcromo. Per garantire la temperatura richiesta, il riscaldatore deve essere aperto per l'accesso all'aria. Pertanto, si trova all'interno o all'esterno del tubo.
- da 600 a 1250°C. Nichrome è utilizzato nei forni vecchio stile. Ma in questo intervallo di temperatura, è significativamente inferiore a una lega di alluminio, ferro e cromo (fechrali). Pertanto, nei modelli più moderni di stufe, il nichelcromo viene sostituito dal fechral.
- 1250 a 1700 ° C. I riscaldatori ad alta temperatura sono realizzati in disiliciuro di molibdeno, carburo di silicio. Il principale svantaggio dei riscaldatori è la loro carenza e l'alto costo.
Opzioni che contribuiscono ai problemi
La più alta probabilità di guasto dei riscaldatori elettrici a causa dell'ossidazione della superficie della resistenza di riscaldamento.
Fattori che influenzano il tasso di distruzione del riscaldatore:
-
temperatura di lavoro; - condizioni ambientali in cui opera il riscaldatore;
- frequenza di commutazione.
A causa del fatto che gli impianti di riscaldamento elettrico funzionano al di sopra dei valori consentiti di questi parametri, si verificano i guasti più frequenti: bruciatura dei contatti, violazione della resistenza meccanica del nicromo filo.
La riparazione di un elemento riscaldante al nichelcromo viene eseguita mediante saldatura o torsione.
