8-900-374-94-44
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.
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:
Основной целью расчёта нихрома является определение геометрических размеров нагревательного сопротивления.
К электрическим параметрам обогревателей являются:
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.
Регулировать температуру и мощность нагревателя можно двумя способами:
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.
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.
Нагреватели по предельно допустимой температуре подразделяются на пять классов:
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.
Наиболее велика вероятность выхода из строя электрических нагревателей вследствие окисления поверхности нагревательного сопротивления.
Факторы, которые влияют на скорость разрушения нагревателя:
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.
Расчёт проволочного нагревателя нужен в первую очередь для определения потребного источника питания, то есть таких его параметров как напряжение и ток, ну и как следствие – мощности.
Хочу обратить ваше внимание, что существую онлайн-калькуляторы для расчёта сопротивления и остальных параметров проволочного нагревателя (примеры: раз, два)
Вот огромная подробная статья с расчётом ниромовых нагревателей.
Есть много различных сплавов с высоким удельным сопротивлением, из которых можно делать нагреватели. В нашем примере рассмотрим нихром и кантал. Для простоты расчётов ниже приведена таблица, содержащая в себе отношение диаметра проволоки к её сопротивлению на 1 метр (Ом/м).
Чтобы найти полное сопротивление отрезка проволоки, нужно:
Проделав эти шаги в обратной последовательности, можно найти ДЛИНУ проволоки, зная её сопротивление, и варьируя ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ.
Зная сопротивление, можно “подключить” нашу проволоку к источнику питания, чтобы найти потребляемый ток. По закону Ома (I=U/R) ток равен напряжение (в Вольтах) / сопротивление (в Омах), на выходе получится ток в Амперах. Это нужно в такой ситуации: у вас есть блок питания например на 12 вольт и максимум на 3 Ампера. И вам нужно проверить, не будет ли ток от вашего нагревателя превышать максимальный допустимый ток с блока питания. Чтобы найти мощность нагревателя в Ваттах, нужно умножить ток на напряжение (P=U*I), где P – электрическая мощность в Ваттах.
Обратная задача: спроектировать нагреватель заданной мощности. Например, для стульчака с подогревом нужно около 30 Ватт.
8 Ом.
8/9.06~0.53 метра. Как видите, длина нашего нагревателя увеличилась на 3 сантиметра, но теперь мы получим нужные 30 Ватт.Ещё одно важное дополнение: при последовательном соединении нагревателей их сопротивление складывается (R1+R2+R3…..). А вот при параллельном – складывается очень хитро.
Надеюсь данная статья будет полезна желающим разобраться “в сути вещей”. А так конечно можно использовать готовые калькуляторы =)
Джейкобс Онлайн | ||||||||||||||
|
Для информации
конкретно о двух калькуляторах см.
Для выбора одного из двух калькуляторы ниже, нажмите на картинку. Обратите внимание, что изображения НЕ рабочие калькуляторы.
Два калькулятора
доступны. Первый показанный (слева) является последним и выполнен
в html, что означает, что он будет работать на всех устройствах — настольных компьютерах, ноутбуках,
планшеты и сотовые телефоны.
Второй показанный
оригинальный, созданный как флеш-ролик, который был популярен несколько лет
назад, но в настоящее время прекращается.
По умолчанию flash теперь
отключен, и вам нужно включить его вручную, и в зависимости от браузера
где-то в 2020 году его больше нельзя будет использовать ни в одном браузере.
На данный момент, чтобы включить вспышку
хром нажмите здесь, для
Firefox нажмите здесь, для
Internet Explorer нажмите здесь, для
сафари нажмите здесь, для
опера нажмите здесь.
Верхняя часть экрана с калькулятор дает дополнительные инструкции по эксплуатации и другие информация. Обратите внимание, что в нижнем левом углу есть диапазоны , которые могут изменить, чтобы вы могли использовать более широкий диапазон значений с помощью ползунков
|
| ||||||||||||
спросил
Изменено 7 лет, 5 месяцев назад
Просмотрено 40 тысяч раз
\$\начало группы\$
У меня 2 метра, 32wg, 19 Ом на метр.
Нихромовая проволока
Я хочу рассчитать, какие ампер и вольты мне нужны, поэтому 2 метра нихрома нагреваются до 35 градусов по Цельсию.
Как я могу рассчитать это и какую формулу мне нужно использовать.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Лучшим источником информации будет техническое описание вашего провода.
За исключением этого, есть некоторые общие вещи, которые могут помочь. Ток основан на \$I = V/R\$. Учитывая, что вы обеспечиваете 19 Ом на метр, и у вас есть 2 метра, это 38 Ом. Но это комнатная температура (обычно ~21°C). При повышении температуры сопротивление увеличивается. Но давайте работать с этим.
Рассмотрим \$I = \dfrac{V}{38}\$.
И вы хотите повысить температуру примерно на 14°C. В большинстве случаев стандартные таблицы показывают чрезвычайно высокие повышения температуры.
Так что их можно использовать для справки. Прямой провод 32 awg, поднятый от (комнатная температура 70°F) 20°C до 400°f (204°C), потребляет 680 мА. 1000°f (538°c) в два раза больше тока. И 2000 ° F (1093 ° C) снова вдвое больше. Таким образом, ток удваивается примерно в 2,6 раза выше температуры, но сопротивление увеличивается с температурой, поэтому увеличьте ток в четыре раза при пятикратном повышении температуры. Мы можем предположить, что верно обратное. При более низких температурах меньший ток приводит к более высокому повышению температуры.
С помощью куска провода 38 Ом (выпрямленного, а не скрученного) до 400°F, то есть ~26 В ( без учета изменения сопротивления ). (0,68 = 26 В / 38 Ом). 35°C это 95°F. Это чуть больше четверти от 400°F. Так что попробуйте сократить ток до 5 от этого. 0,68/5 = 0,136.
$$ V = I \cdot R $$
$$ V = 0,136 \cdot 38 = 5,168 В $$
Попробуйте 5В. Вы должны получить повышение менее чем до 100 градусов по Фаренгейту, примерно до 37°C.
Все остальное потребует откалиброванного датчика температуры и тестирования. Уменьшите ток наполовину для спирального провода. И тщательно проверьте сопротивление, когда провод имеет нужную температуру (после отключения питания)
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Вы не можете. Извини.
Температура провода зависит не только от электрической мощности на этом проводе, но и от условий окружающей среды, т.е. от того, как рассеивается тепло. Таким образом, температура проволоки не будет постоянной во времени, а будет меняться в зависимости от температуры и движения воздуха, материалов, контактирующих с проволокой, и так далее.
Чтобы сделать температуру постоянной, вам нужно сделать условия окружающей среды достаточно стабильными или использовать терморегулятор, который регулирует электрическую мощность на проводе, чтобы получить одинаковую температуру в разных условиях.
Пока теория, лежащая в основе таких явлений, слишком сложна, расчеты на самом деле возможны, но очень сложны. В большинстве случаев экспериментальный способ гораздо надежнее и полезнее.
Просто используйте регулируемый источник питания и изменяйте ток провода до тех пор, пока температура не станет необходимой. Но всегда помните, что в других условиях он будет другим.
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Это можно сделать, но это не очень просто.
Измерьте его сопротивление при известной температуре и рассчитайте ожидаемое сопротивление при желаемой температуре.
В этой статье Википедии описывается, как сопротивление различных материалов, включая нихром, зависит от температуры.
Подайте на него известное напряжение и измерьте ток. (ток будет меняться, пока температура не стабилизируется).
ниже. Следующее
общие сведения о них.
600F будет работать, но будет медленно.
С проводом будет
больше площадь поверхности и поэтому читается круче, если только нет значительного количества
материала, используемого для его крепления, такого как герметик или клей в
в этом случае он будет изолировать его, и температура будет высокой.
В любом случае это будет не точно.
На мобильных устройствах вам потребуется
вручную растяните его до размера экрана. Для сопротивления
калибр провода, вам нужно целое число. Предстоящее обновление в настоящее время в работе
позволит десятичные датчики и длины и омы на длину также в метрической системе
значения и, надеюсь, в конечном итоге автоматически изменит размер на весь экран
для мобильных устройств. Вы можете ввести желаемую температуру и
рассчитать вольты или входные вольты и рассчитать температуру. Ты можешь
также выберите тип сплава: нихром 60, нихром 80, рене или кантал.
Вы также можете, если хотите, ввести калибр и длину провода, идущего между
источник питания и провод сопротивления, чтобы увидеть, сколько напряжения и температуры
падение это вызовет.
Flash не поддерживается ни на одном
мобильное устройство, но с некоторыми усилиями может быть возможно с некоторыми браузерами
и плагины. Он был построен с помощью ползунков, потому что у большинства людей
время, чтобы понять, как калибр провода, длина провода, напряжение и
температура взаимодействует. Вы можете двигать ползунки и видеть, как больший калибр
проводу требовалось меньше вольт и больше ампер для той же температуры, как
более длинный провод уменьшил температуру, как температура только
в зависимости от ампер для данного сечения провода и так далее.
gif»>