חישוב אלמנטים לחימום תיל ניכרום: מתודולוגיית חישוב, טבלאות התייחסות

החלק המשמעותי ביותר בהתקנה אלקטרו-תרמית הוא גוף החימום. המרכיב העיקרי של התקני חימום עקיף הוא נגד עם התנגדות גבוהה. ואחד החומרים העדיפות הוא סגסוגת כרום ניקל. מכיוון שההתנגדות של חוטי nichrome גבוהה, חומר זה תופס מקום מוביל כחומר גלם לסוגים שונים של מתקנים תרמיים חשמליים. החישוב של מחמם תיל nichrome מתבצע על מנת לקבוע את מידות גוף החימום.

מושגי יסוד

באופן כללי, יש צורך לחשב גוף חימום עשוי nichrome לפי ארבעה חישובים: הידראולי, מכני, תרמי וחשמלי. אבל בדרך כלל החישובים מתבצעים רק בשני שלבים: על ידי מחוונים תרמיים וחשמליים.

ביצועים תרמיים כוללים:

• בידוד תרמי;
• יעילות חום;
• משטח פיזור חום נדרש.

המטרה העיקרית של חישוב nichrome היא לקבוע את הממדים הגיאומטריים של התנגדות החימום.

לפרמטרים חשמליים של תנורי חימוםהם:

• מתח אספקה;
• שיטת ויסות הספק;
• גורם הספק ויעילות חשמלית.

בבחירת מתח אספקה ​​למכשירי חימום ניתנת עדיפות למשהו המהווה איום מינימלי על בעלי חיים ואנשי שירות. מתח הרשת במתקנים חקלאיים הוא 380/200 וולט בתדר זרם של 50 הרץ. במקרה של שימוש במתקני חשמל בחדרים לחים במיוחד, בעלי סכנה חשמלית מוגברת, יש להפחית את המתח. ערכו לא יעלה על 12, 24, 36 וולט.

התאם את הטמפרטורה והעוצמה של המחמם ניתן לעשות בשתי דרכים:

• שינוי מתח;
• שינוי בגודל ההתנגדות.

הדרך הנפוצה ביותר לשנות את הכוח היא להפעיל מספר מסוים של חלקים של התקנה תלת פאזית. במתקני חימום מודרניים, ההספק משתנה על ידי ויסות מתח באמצעות תיריסטורים.

החישוב לזרם ההפעלה מבוסס על תלות טבלאית, המחברת את עומס הזרם על מוליך הניקרום, שטח החתך והטמפרטורה שלו.

הנתונים בטבלאות נערכו עבור חוט ניכרום, שהיה מתוח באוויר מבלי לקחת בחשבון רעידות ורעידות בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס.

על מנת להגיע לתנאים אמיתיים, יש צורך להשתמש בגורמי תיקון בחישובים.

אלגוריתם חישוב עבור מתקנים חד פאזיים

החישוב של ספירלת הניקרום צריך להתבצע בשלבים, תוך שימוש במידע הראשוני על המחמם: הכוח הנדרש והמותג של ניקרום.

כוחו של סעיף אחד:

Pc = P / (mn)

P הוא הספק של המתקן, W;

m - מספר שלבים, עבור חד פאזי m = 1;

n הוא מספר המקטעים בשלב אחד, עבור מתקנים בהספק של כ-1 קילוואט n = 1.

זרם הפעלה של חלק מחמם אחד:

Ic = P עם / (Un)

U - מתח רשת, עבור מתקנים חד פאזיים U = 220 V

טמפרטורת חוט מחושבת:

θр = θд / (Km Ks)

θд - טמפרטורת הפעלה מותרת, נבחרה מטבלה 1 בהתאם לחומר, ° C.

שולחן 1 - פרמטרים של חומרים לתנורי חימום חשמליים.

חוֹמֶר	התנגדות ב-20 מעלות צלזיוס, x10-6אוהם מ	מקדם התנגדות טמפרטורה, x10— 6 °C -1	טמפרטורת עבודה מותרת, מעלות צלזיוס	נקודת התכה, מעלות צלזיוס
Nichrome כפול (Х20Н80-Н)	1,1	16,5	1200	1400
Nichrome טריפל (Х15Н60-Н)	1,1	16,3	1100	1390

Km - מקדם התקנה, נבחר מטבלה 2, בהתאם לעיצוב.

שולחן 2 - מקדם התקנה עבור סוגים מסוימים של עיצובי תנור חימום בזרימת אוויר רגועה.

עיצוב תנור חימום	ק"מ
חוט אופקי	1,0
ספירלה עשויה חוט ללא בידוד תרמי	0,8 — 0,9
ספירלת תיל על מסגרת חסינת אש	0,7
חוט עקשן	0,6 — 0,7
עמידות לחימום בין שתי שכבות של בידוד תרמי	0,5
נגדי חימום עם בידוד תרמי טוב	0,3 — 0,4

תפקידו של גורם ההתקנה הוא בכך שהוא מאפשר לקחת בחשבון את העלייה בטמפרטורת המחמם בתנאים אמיתיים בהשוואה לנתונים בטבלת החיפוש.

Кс - גורם סביבתי, נקבע מטבלה 3.

שולחן 3 - מקדם תיקון לתנאים סביבתיים מסוימים.

תנאים סביבתיים	Ks
ספירלה מחוט בזרם אוויר עם מהירות תנועה, m/s
3	1,8
5	2,1
10	3,1
גוף חימום במים שקטים	2,5
גוף חימום בזרימת מים	3,0−3,5

הגורם הסביבתי מתקן לשיפור העברת החום עקב תנאי הסביבה. לכן, תוצאות החישוב בפועל יהיו שונות מעט מערכי הטבלה.

קוטר d, מ"מ ושטח חתך S, מ"מ ² נבחר על ידי זרם הפעלה וטמפרטורת עיצוב מטבלה 4

טבלה 4 - עומס מותר על חוט ניקרום ב-20 מעלות צלזיוס, תלוי אופקית באוויר רגוע.

אורך חוט של קטע אחד:

L = (U f²S * 10^-6) / (ρ 20 [1 + α (θ р -20)] Рс x10³)

ρ 20 - התנגדות ב-20 מעלות צלזיוס, נבחרה מטבלה 1;

α - מקדם טמפרטורה של התנגדות, נקבע מהעמודה המתאימה בטבלה 1.

קוטר ספירלה:

D = (6... 10) d, mm.

קבע את גובה הספירלה:

h = (2... 4) d, mm

הגובה הספירלי משפיע על ביצועי העבודה. עם הערכים הגדולים שלו, העברת החום עולה.

מספר סיבובים ספירליים

W = (lx10³) / (√ ש²+ (πD)²)

אורך סליל:

L = h W x10^-3

אם מטרת מחמם החוטים היא להעלות את טמפרטורת הנוזל, זרם ההפעלה גדל פי 1.5 מהערך המחושב. במקרה של דוד סוג סגור, מומלץ להפחית את זרם ההפעלה פי 1.2.

סיווג טמפרטורה של תנורי חימום

על פי הטמפרטורה המקסימלית המותרת, תנורי חימום מחולקים לחמש מחלקות:

1. 200 מעלות צלזיוס. בטווח טמפרטורות זה, השימוש בתנורי חימום חשמליים צינוריים הוא הנפוץ ביותר. על מנת לשמור על הטמפרטורה האופטימלית בחלל העבודה, בעת התקנת TEN, יש לשים לב למיקומם הנכון.
2. 200 עד 400 מעלות צלזיוס. משתמשים במחממי קלטת. כדי ליצור את הטמפרטורה הנדרשת בתא העבודה, כסה את כל ההיקף שלו.
3. 400 עד 600 מעלות צלזיוס. החומר עבור המחממים צריך להיות רק אלמנט התנגדות התנגדות גבוהה. הנפוצים ביותר הם constantan, fechral, ​​nichrome. על מנת להבטיח את הטמפרטורה הנדרשת, המחמם חייב להיות פתוח לגישה לאוויר. לכן, הוא ממוקם בתוך או מחוץ לצינור.
4. 600 עד 1250 מעלות צלזיוס. ניכרום משמש בתנורים בסגנון ישן. אבל בטווח טמפרטורות זה, הוא נחות משמעותית מסגסוגת של אלומיניום, ברזל וכרום (פכרלי). לכן, בדגמים מודרניים יותר של תנורים, nichrome מוחלף על ידי fechral.
5. 1250 עד 1700 מעלות צלזיוס. תנורי חימום בטמפרטורה גבוהה עשויים מ-מוליבדן דיסיליציד, סיליקון קרביד. החיסרון העיקרי של תנורי חימום הוא המחסור שלהם ועלותם הגבוהה.

אפשרויות התורמות לבעיות

ההסתברות הגבוהה ביותר לכשל של תנורי חימום חשמליים עקב חמצון של פני השטח של התנגדות החימום.

גורמים המשפיעים על קצב ההרס של המחמם:

• טמפרטורת עבודה;
• התנאים הסביבתיים שבהם פועל המחמם;
• תדירות מיתוג.

בשל העובדה שמתקני חימום חשמליים פועלים מעבר לערכים המותרים של פרמטרים אלה, התקלות השכיחות ביותר מתרחשות: שריפת אנשי קשר, הפרה של החוזק המכני של nichrome חוּט.

תיקון של גוף חימום nichrome מתבצע על ידי הלחמה או פיתול.