Расчет нагревательного элемента из нихрома – Расчет длины нихрома для нагревателя онлайн. Расчет проволочного нагревателя электрической печи

Содержание

Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи

Если домашнему мастеру по характеру выполняемых им работ необходима муфельная печь, то он, конечно, может приобрести готовый прибор в магазине или по объявлениям. Однако, стоит подобное оборудование заводского производства – весьма недешево. Поэтому многие умельцы берутся за изготовление таких печей самостоятельно.

Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи

Основной «рабочий узел» электрической муфельной печи – нагреватель, который в условиях кустарного производства обычно исполняют в виде спирали из специальной проволоки с высокими показателями сопротивления и термической отдачи. Характеристики его должны строго соответствовать мощности создаваемого оборудования, предполагаемым температурным режимам работы, а также отвечать еще некоторым требованиям. Если планируется самостоятельное изготовление прибора, то советуем применить предлагаемые ниже алгоритм и удобные калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи.

Расчет требует определенных пояснений, которые постараемся изложить максимально доходчиво.

Содержание статьи

Алгоритм и калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи

Из чего делаются нагревательные спирали

Для начала – буквально несколько слов о проволоке, которая используется для навивки нагревательных спиралей. Обычно для таких целей применяется нихромовая или фехралевая.

  • Нихромовая (от сокращений никель + хром) чаще всего представлена сплавами Х20Н80-Н, Х15Н60 или Х15Н60-Н.

Ее достоинства:

— высокий запас прочности при любых температурах нагрева;

— пластична, легко обрабатывается, поддаётся свариванию;

— долговечность, стойкость к коррозии, отсутствие магнитных качеств.

Недостатки:

— высокая стоимость;

— более низкие показатели нагрева и термоустойчивости по сравнению с фехралевой.

  • Фехралевая (от сокращений феррум, хром, алюминий) – в наше время чаще используется материал из сплава Х23Ю5Т.

Достоинства фехраля:

— намного дешевле нихрома, благодаря чему в основном материал и пользуется широкой популярностью;

— имеет более значительные показатели сопротивления и резистивного нагрева;

— высокая жаростойкость.

Недостатки:

— низкая прочность, а после даже однократного нагрева свыше 1000 градусов – выраженная хрупкость спирали;

— невыдающаяся долговечность;

— наличие магнитных качеств, подверженность коррозии из-за наличии в составе железа;

— ненужная химическая активность – способен вступать в реакции с материалом шамотной футеровки печи;

— чрезмерно большое термическое линейное расширение.

Каждый из мастеров волен выбрать любой из перечисленных материалов, проанализировав их «за» и «против». Алгоритм расчёта учитывает особенности такого выбора.

Шаг 1 – определение мощности печи и силы тока, проходящего через нагреватель.

Чтобы не вдаваться в ненужные в данном случае подробности, сразу скажем, что существуют эмпирические нормы соответствия объема рабочей камеры муфельной печи и ее мощности. Они показаны в таблице ниже:

Объем муфельной камеры печи (литры)Рекомендуемая удельная мощность печи (Вт/л)
1÷5300÷500
6÷10120÷300
11÷5080÷120
51÷10060÷80
101÷50050÷60

Если есть проектные наброски будущего прибора, то объем муфельной камеры определить несложно – произведением высоты, ширины и глубины. Затем объем переводится в литры и умножается на указанные в таблице рекомендуемые нормы мощности. Так получаем мощность печи в ваттах.

Табличные значения указаны в некоторых диапазонах, так что или применяйте интерполяцию, или принимайте примерно среднюю величину.

Найденная мощность, при известном напряжении сети (220 вольт) позволяет сразу определить силу тока, который будет проходить через нагревательный элемент.

I = P / U.

I – сила тока.

Р – определённая выше мощность муфельной печи;

U – напряжение питания.

Весь этот первый шаг расчета очень легко и быстро можно проделать с помощью калькулятора: все табличные значения уже внесены в программу вычисления.

Калькулятор мощности муфельной печи и силы тока, проходящего через нагреватель

Перейти к расчётам

Шаг 2 – определение минимального сечения проволоки для навивки спирали

Любой электрический проводник ограничен в своих возможностях. Если через него пропускать ток, выше допустимого, он попросту перегорит или расплавится. Поэтому очередной шаг в расчетах – определение минимально допустимого диаметра проволоки для спирали.

Определить его можно по таблице. Исходные данные – рассчитанная выше сила тока и предполагаемая температура разогрева спирали.

D (мм)S (мм ²)Температура разогрева проволочной спирали, °C
2004006007008009001000
Максимальная допустимая сила тока, А
519.65283105124146173206
412.637608093110129151
37.0722.337.554.5647788102
2.54.9116.627.54046.657.566.573
23.1411.719.628.733.839.54751
1.82.541016.924.92933.13943.2
1.62.018.614.42124.52832.936
1.51.777.913.219.222.425.73033
1.41.547.251217.42023.32730
1.31.336.610.915.617.82124.427
1.21.1369.81415.818.721.624.3
1.10.955.48.712.413.916.519.121.5
10.7854.857.710.812.114.316.819.2
0.90.6364.256.79.3510.4512.314.516.5
0.80.5033.75.78.159.1510.812.314
0.750.4423.45.37.558.49.9511.2512.85
0.70.3853.14.86.957.89.110.311.8
0.650.3422.824.46.37.158.259.310.75
0.60.2832.5245.76.57.58.59.7
0.550.2382.253.555.15.86.757.68.7
0.50.19623.154.55.25.96.757.7
0.450.1591.742.753.94.455.25.856.75
0.40.1261.52.343.33.854.455.7
0.350.0961.271.952.763.33.754.154.75
0.30.0851.051.632.272.73.053.43.85
0.250.0490.841.331.832.152.42.73.1
0.20.03140.651.031.41.651.8222.3
0.150.01770.460.740.991.151.281.41.62
0.10.007850.10.470.630.720.80.91
D — диаметр нихромовой проволоки, мм
S — площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм²

И сила тока, и температура берутся ближайшие, но обязательно с приведением в большую сторону. Например, при планируемом нагреве 850 градусов следует ориентироваться на 900. И, допустим, при силе тока в этом столбце, равной 17 амперам, берется большее ближайшее – 19,1 А. В двух левых столбцах сразу определяется минимально возможная проволока – ее диаметр и площадь поперечного сечение.

Более толстую проволоку использовать можно (иногда это становится и обязательным – о таких случаях будет рассказано ниже). Но меньше – никак нельзя, так как нагреватель просто перегорит в рекордно короткий срок.

Шаг 3 – определение необходимой длины проволоки для навивки спирального нагревателя

Известны мощность, напряжение, сила тока. Намечен диаметр проволоки. То есть имеется возможность, используя формулы электрического сопротивления, определить длину проводника, который будет создавать необходимый резистивный нагрев.

L = (U / I) × S / ρ

ρ — удельное сопротивление нихромового проводника, Ом×мм²/м;

L — длина проводника, м;

S  — площадь поперечного сечения проводника, мм².

Как видно, потребуется еще одна табличная величина – удельное сопротивление материала на единицу площади поперечного сечения и длины проводника. Необходимые для расчета данные – показаны в таблице:

Марка нихромового сплава, из которого изготовлена проволокаДиаметр проволоки, ммВеличина удельного сопротивления, Ом×мм²/м
Х23Ю5Тнезависимо от диаметра1.39
Х20Н80-Н0,1÷0,5 включительно1.08
0,51÷3,0 включительно1.11
более 31.13
Х15Н60
или
Х15Н60-Н
0,1÷3,0 включительно1.11
более 31.12

Еще проще покажется расчет, если использовать наш калькулятор:

Калькулятор расчета длины проволоки для спирали

Довольно часто нихромовую ил фехралевую проволоку реализуют не на метры, а на вес. Значит, потребуется перевести длину в ее эквивалент по массе. Выполнить такой перевод поможет предлагаемая таблица:

Диаметр проволоки, ммВес погонного метра, гДлина 1 кг, м
Х20Н80Х15Н60ХН70ЮХ20Н80Х15Н60ХН70Ю
0.62.3742.3172.233421.26431.53447.92
0.73.2313.1543.039309.5317.04329.08
0.84.224.123.969236.96242.74251.96
0.95.3415.2145.023187.23191.79199.08
16.5946.4376.202151.65155.35161.25
1.29.4959.2698.93105.31107.88111.98
1.311.14410.87910.48189.7491.9295.41
1.412.92412.61712.15577.3779.2682.27
1.514.83714.48313.95367.469.0571.67
1.616.88116.47915.87659.2460.6862.99
1.821.36520.85620.09346.8147.9549.77
226.37625.74824.80637.9138.8440.31
2.231.91531.15530.01531.3332.133.32
2.541.21340.23138.75924.2624.8625.8
2.851.69750.46648.6219.3419.8220.57
359.34657.93355.81416.8517.2617.92
3.267.52365.91563.50314.8115.1715.75
3.580.77778.85375.96812.3812.6813.16
3.685.45883.42480.37111.711.9912.44
4105.504102.99299.2249.489.7110.08
4.5133.529130.349125.587.497.677.96
5164.85160.925155.0386.076.216.45
5.5199.469194.719187.5955.015.145.33
5.6206.788201.684194.4794.844.955.14
6237.384231.732223.2544.214.324.48
6.3261.716255.485246.1383.823.914.06
6.5278.597271.963262.0133.593.683.82
7323.106315.413303.8743.093.173.29
8422.016411.968396.8962.372.432.52
9534.114521.397502.3221.871.921.99
10659.4643.7620.151.521.551.61

Шаг 4 – Проверка соответствия удельной поверхностной мощности рассчитанного нагревателя допустимому значению

Нагреватель или не справится со своей задачей, или будет работать на грани возможностей и оттого быстро перегорит, если его поверхностная удельная мощность будет выше допустимого значения.

Поверхностная удельная мощность – это количество тепловой энергии, которое необходимо получить с единицы площади поверхности нагревателя.

Прежде всего – определяем допустимое значение этого параметра. Оно выражается следующей зависимостью:

βдоп = βэф × α

βдоп – допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/см²

βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, зависящая от температурного режима работы муфельной печи.

α – коэффициент эффективности теплового излучения нагревателя.

βэф берем из таблицы. Данными для входа в нее являются:

Левый столбец – ожидаемая температура воспринимающей среды. Проще говоря – до какого уровня требуется разогреть помещенные в печь материалы или заготовки. Каждому уровню соответствует своя строка.

Все остальные столбцы – температура разогрева нагревательного элемента.

Пересечение строки и столбца даст искомое значение βэф.

Требуемая температура тепловоспринимающего материала, °СПоверхностная мощность βэф (Вт/cм ²)  при температуре разогрева нагревательного элемента, °С
80085090095010001050110011501200125013001350
1006.17.38.710.312.514.1516.41921.824.928.436.3
2005.97.158.5510.15121416.2518.8521.6524.7528.236.1
3005.656.858.39.911.713.751618.621.3524.527.935.8
4005.26.457.859.4511.2513.315.5518.120.92427.4535.4
5004.55.77.158.810.5512.614.8517.420.223.326.834.6
6003.54.76.17.79.511.513.816.419.322.325.733.7
70023.24.66.258.051012.414.917.720.824.332.2
8001.252.654.26.058.110.412.915.718.822.330.2
8501.434.86.859.111.714.517.62129
9001.553.45.457.7510.31316.219.627.6
9501.83.856.158.6511.514.518.126
10002.054.36.859.712.7516.2524.2
10502.34.87.6510.7514.2522.2
11002.555.358.51219.8
11502.855.959.417.55
12003.156.5514.55
13007.95

Теперь – поправочный коэффициент α. Его значение для спиральных нагревателей показано в следующей таблице.

ИллюстрацияВариант расположения спирального нагревательного элементаЗначение коэффициента α
Нагревательная спираль спрятана в ниши футеровки муфельной печи.0,16 ÷ 0,24
Нагревательная спираль заключена в кварцевые трубки и расположена на полочках по стенкам камеры0,30 ÷ 0,36

Простое перемножение этих двух параметров как раз и даст допустимую удельную поверхностную мощность нагревателя.

Примечание: Практика показывает, что для муфельных печей с высокотемпературным нагревом (от 700 градусов), оптимальным значением  βдоп будет 1,6 Вт/см² для нихромовых проводников, и примерно 2,0÷2,2  Вт/см² для фехралевых. Если печь работает в режиме нагрева до 400 градусов, то таких жестких рамок нет – можно ориентироваться на показатели от 4 до 6 Вт/см².

Итак, с допустимым значением поверхностной удельной мощности определись. Значит, необходимо найти удельную мощность рассчитанного ранее нагревателя и сравнить с допустимой.

Быстро рассчитать этот параметр поможет калькулятор:

Калькулятор расчета удельной поверхностной мощности нагревателя

Перейти к расчётам

Если полученное значение не превышает допустимого – расчет может считаться законченным.

В том случае, когда найденное значение превосходит допустимый уровень поверхностной удельной мощности, придется проведенные расчеты несколько откорректировать. Сделать это можно, вернувшись к шагам №2—3, и повторив вычисления с увеличением диаметра проволоки на одну или несколько стандартных позиций – одновременно с этим возрастет и ее длина. Затем – снова сверить показатели. И так – пока не будет найден оптимальный вариант и с точки зрения максимальной экономичности, и с позиций обеспечения соответствия указанному параметру.

С набором наших калькуляторов провести повторный расчет – это дело буквально нескольких минут. И вот на этом расчет может считаться законченным. Можно приобретать проволоку выбранного сплава, с рассчитанными диаметром и длиной.

Как собрать муфельную печь своими руками

В этой публикации акцент был сделан именно на расчетах нагревательного элемента. А более подробно именно о процессе самостоятельного изготовления муфельной печи – читайте в специальной статье нашего портала.

stroyday.ru

Расчет нагревательных элементов — Расчёты — Справочник

Расчет нагревательного элемента

Пример расчета.

Дано:
U=220В,
t=700°C,
тип Х20Н80,
d=0,5мм
————
L,P-?
Решение:
По таблице 1 найдем, что диаметру d=0,5мм соответствует S=0,196мм², а ток при 700°С I=5,2А.
Тип сплава Х20Н80 — нихром, удельное сопротивление которого ρ=1,11 мкОм·м.
Определяем сопротивление R=U/I=220/5,2=42,3 Ом.
Отсюда вычислим длину проволоки: L=RS/ρ=42,3·0,196/1,11=7,47м.
Определяем мощность нагревательного элемента:
P=U·I=220·5,2=1,15кВт.
При накрутке спирали придерживаются следующего соотношения:
D=(7÷10)d, где
D- диаметр спирали, мм,
d — диаметр проволоки, мм.
Примечание:
— если нагреватели находятся внутри нагреваемой жидкости, то нагрузку (ток) можно увеличить в 1,1-1,5 раза ;
-в закрытом исполнении нагревателя ток следует снизить в 1,2-1,5 раза.
Меньший коэффициент берется для более толстой проволоки, больший — для тонкой. Для первого случая коэффициент выбирается с точностью до наоборот.
Оговорюсь: речь идет о упрощенном расчете нагревательного элемента.
   Возможно кому-то понадобится таблица значений электрического сопротивления для 1 м нихромовой проволоки, а также ее весТаблица 1.
Допустимая сила тока нихромовой проволоки при нормальной температуре

 d,
мм
S,
мм²
Максимальная допустимая сила тока, А
 Т˚ нагрева нихромовой проволоки, ˚С
 200 400 600 700 800 900 1000
 0,10,00785 0,10,470,630,72 0,80,91
0,15
0,0177
0,46
0,74
0,99
1,15
1,28
1,4
1,62
0,2
0,0314
0,65
1,03
1,4
1,65
1,82
2
2,3
0,25
0,049
0,84
1,33
1,83
2,15
2,4
2,7
3,1
0,3
0,085
1,05
1,63
2,27
2,7
3,05
3,4
3,85
0,35
0,096
1,27
1,95
2,76
3,3
3,75
4,15
4,75
0,4
0,126
1,5
2,34
3,3
3,85
4,4
5
5,7
0,45
0,159
1,74
2,75
3,9
4,45
5,2
5,85
6,75
0,5
0,196
2
3,15
4,5
5,2
5,9
6,75
7,7
0,55
0238
2,25
3,55
5,15,8
6,75
7,6
8,7
0,6
0,283
2,52
4
5,7
6,5
7,5
8,5
9,7
0,65
0,342
2,84
4,4
6,3
7,15
8,25
9,3
10,75
0,7
0,385
3,1
4,8
6,95
7,8
9,1
10,3
11,8
0,75
0,442
3,4
5,3
7,55
8,4
9,95
11,25
12,85
0,8
0,503
3,7
5,7
8.15
9,15
10,8
12,3
14
0,9
0,636
4,25
6,7
9,35
10,45
12,3
14,5
16,5
1,0
0,785
4,85
7,7
10,8
12,1
14,3
16,8
19,2
1,1
0,95
5,4
8,7
12,4
13,9
16,5
19,1
21,5
1,2
1,13
6
9,8
14
15,8
18,7
21,6
24,3
1,3
1,33
6,6
10,9
15,6
17,8
21
24,4
27
1,4
1,54
7,25
12
17,4
20
23,3
27
30
1,5
1,77
7,9
13,2
19,2
22,4
25,7
30
33
1,6
2,01
8,6
14,4
21
24,5
28
32,9
36
1,8
2,54
10
16,9
24,9
29
33,1
39
43,2
2
3,14
11,7
19,6
28,7
33,8
39,5
47
51
2,5
4,91
16,6
27,5
40
46,6
57,5
66,5
73
3
7,07
22,3
37,5
54,5
64
77
88
102
4
12,6
37
60
80
93
110
129
151
5
19,6
52
83
105
124
146
173
206

www.elektrikii.ru

Расчитать нагревательный элемент самостоятельно | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 29 сентября, 2011

Пример: определить длину проволоки из нихрома для нагревательного элемента мощностью Р=600вт; Напряжение сети  U=220в.

1.       Определяем силу тока, который будет протекать по проволоке:  I=P/U=600/220=2,72a.

2.       Определим нужное активное сопротивление проволоки: R=U/I=220/2,72=81ом.

3.       По этим данным по таблице находим диаметр и сечение проволоки:  D=0,45мм и S=0,159

4.       Находим нужную длину проволоки: L=SxR/r=0,159×81/1,1=11,7 метра, где r — удельное сопротивление нихрома.

Допустимая сила тока1234567
Диаметр нихромовой проволоки при t=700 C0,170,30,450,550,650,750,85
Сечение в мм0,02270,07070,1590,2380,3320,4420,57

Для работы с проволокой есть хорошая программа, которой я часто пользуюсь. Скачайте обязательно со страницы «Программы для радтолюбителей», называется программа — Проволока. Внизу вы видите скриншот программы «Программы работы с проволокой»

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:6 476

www.kondratev-v.ru

Применение и расчёт электрической спирали из нихрома​ / Статьи и обзоры / Элек.ру

19 июля 2018 г. в 09:18, 311

Нихромовая спираль — это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения. Проволока изготавливается из нихрома — прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром. «Классический» состав этого сплава — 80% никеля, 20% хрома. Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов — «нихром».

Самые известные марки нихрома — Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72-73 % никеля и 20-23 % хрома. Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки. Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17-29 % против 1,5 у Х20Н80.

На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре. Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С

Применение нихромовой проволоки

 Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава. Нихромовая спираль применяется в двух качествах — как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.

Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н. Примеры применений:

  • бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
  • ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
  • нагреватели для промышленных печей и термооборудования.

Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.

Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры. Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.

Как навить спираль из нихрома

 Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.

Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.

Учет температуры

 Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 0С. Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя. При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного. Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.

На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали. Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение. Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.

Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины

 Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления. Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U. Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.

Обозначения здесь общепринятые:

  • P – выделяемая мощность;
  • U – напряжение на концах спирали;
  • R – сопротивление спирали;
  • I – сила тока.

Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов. Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки. Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ. Здесь:

  • L – искомая длина;
  • R – сопротивление проволоки;
  • d – диаметр проволоки;
  • ρ – удельное сопротивление нихрома;
  • π – константа 3,14.

Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве. В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.

Навивка спирали

Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)).

Расчет закончен.

На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя. Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.

Компания «ПАРТАЛ»

www.elec.ru

Russian HamRadio — Расчет спирали из нихрома.

 Те, кому очень часто приходится иметь с заменой нагревательных элементов из нихрома и самодельным изготовлением спиралей обратят внимание на несколько унифицированный поход к самой проблеме намотки спирали, когда известен диаметр стержня для намотки и диаметр нихромового провода.

Для расчета спиралей из нихрома под 220V исходим из расчета, что удельное сопротивление из нихрома равно — 1,1 х ОМ х мм2/м

.

Исходя из этого можно довольно быстро определить длину намотки виток к витку в зависимости от толщины провода и диаметра применяемого для намотки стержня на котором, вы собираетесь наматывать вашу спираль.

Приводится таблица с уже готовыми длинами намотки спирали и диаметрами применяемых стержней для намотки спирали виток к витку.

Таблица.1.

0.2мм

0,2мм

0,3мм

0,3мм

0,4мм

0,4мм

0,5мм

0,5мм

0,6мм

0,6мм

0,7мм

0,7мм

0,8мм

0,8мм

0,9мм

0,9мм

1,0мм

1,0мм

Диам.

Стержня в мм

Длина

Спирали в см.

Диам

Стержня в мм.

Длина

Спирали в см.

Диам

Стержня в мм.

Длина

Спирали в см.

Диам

Стержня в мм.

Длина

Спирали в см.

Диам

Стержня в мм.

Длина

Спирали в см.

Диам

Стержня в мм.

Длина

Спирали в см.

Диам

Стержня в мм.

Длина

Спирали в см

Диам

Стержня в мм

Длина

Спирали в см

Диам.

Стержня в мм

Длина

Спирали в см

1,5

49

1,5

59

1,5

77

2

64

3

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

      

 Вам всего лишь потребуется не большая корректировка в зависимости от того, что вы имеете у себя в наличии.

 Если вы хотите рассчитать спираль на другое напряжение то это довольно сделать не трудно, например вам необходимо определить длину спирали на напряжение 127V из нихрома диаметром 0,3мм при этом у вас стержень для намотки спирали диаметром 4мм.

Из таблицы видно, что длина спирали на напряжение 220V равна 22см из этого и составляем пропорцию,

где 220V = 22cм, а 127V = Х см. То тогда отсюда 127V х 22 / 220V = 12.7 cм.

Если вы хотите применять спирали в закрытом виде, то длину намотки спирали от получаемой в таблице необходимо увеличить на 1/3 значения это вас сбережет от быстрого перегрева и выхода из строя спирали.

qrx.narod.ru

Как рассчитать спираль из нихрома

Как рассчитать спираль из нихрома

  При намотке спирали из нихрома для нагревательных приборов эту операцию зачастую выполняют “на глазок”, а затем, включая спираль в сеть, по нагреву нихромового провода подбирают
требующееся количество витков. Обычно такая процедура занимает много времени, да и нихром расходуется попусту. Чтобы рационализировать эту работу при использовании спирали на напряжение 220 В, предлагаю
воспользоваться данными, приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома =(Ом мм2/м)С. С ее помощью можно быстро определить длину намотки виток к витку в зависимости от толщины нихромового провода и диаметра стержня, на который наматывается спираль. Пересчитать длину спирали на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию. Условные обозначения в таблице: D — диаметр стержня, мм; L — длина спирали, см.


диам. нихрома
0,2 мм
диам. нихрома
0,3 мм
диам. нихрома
0,4 мм
диам. нихрома
0,5 мм
диам. нихрома
0,6 мм
диам. нихрома
0,7 мм
диам. нихрома
0,8 мм
диам. нихрома
0,9 мм
диам. нихрома
1,0 мм
DLDLDLDLDLDLDLDLDL
1,5491,5591,577264276284368378375
230243268346353362454472463
321330340436440449546668554
416422428530533540640852648
513518524626630634831  833
    620  8228261024  1030
          1022      

  Например, требуется определить длину спирали на
напряжение 127 В из нихромового провода толщиной 0,3 мм, стержень для
намотки диам. 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на
напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение:

220 В — 22 см
127 В — X,

тогда:
Х =127 * 22 / 220 = 12,7 см

  Намотав спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице.

В. ДОРОГОВ
Моделист-Конструктор N 7, 1986




Источник: shems.h2.ru

www.qrz.ru

Расчет нагревательных элементов. — Эл. справочники — Справочники — Каталог статей

Тепловое действие тока. При прохождении тока через неподвижные металлические проводники единственным результатом работы тока является нагревание этих проводников, и, следовательно, по закону сохранения энергии вся работа, совершенная током, превращается в тепло.

 

Работа (в джоулях), совершаемая током при прохождении через участок цепи, вычисляется по формуле:

где U — напряжение, В; I — сила тока, А; t — время, с.

 

Количество теплоты (Дж), выделенное в проводнике при прохождении электрического тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока и вычисляется по закону Джоуля-Ленца:

где R — сопротивление проводника, Ом.

 

В качестве примера произведем расчет количества теплоты, требуемой для того, чтобы вскипятить воду в двухлитровом чайнике. Напряжение сети U = 220 В. Ток, потребляемый электрочайником, I = 4 А. Необходимо определить время закипания воды, если КПД чайника 80%, начальная температура воды 20 °С, удельная теплоемкость воды С = 4200.

 

Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды до температуры кипения:

Затем определим общее количество теплоты, которое должен выделить нагревательный элемент электрочайника, с учетом потерь на нагрев керамики, корпуса чайника и внешней среды:

Вычислим время закипания воды в чайнике, используя закон Джоуля-Ленца:

Отсюда находим время t:

 

Мощность электрического тока. Зная работу, совершаемую током за некоторый промежуток времени, можно рассчитать и мощность тока, под которой, как и в механике, понимают работу, совершаемую за единицу времени. Из формулы, определяющей работу постоянного тока, A = Ut, следует, что мощность его равна

Нередко говорят о мощности тока, потребляемого от сети, имея в виду, что при помощи электрического тока (за счет тока) нагреваются утюги, электроплитки и т. д.

 

В соответствии с этим на приборах нередко обозначается их мощность, то есть мощность тока, необходимая для их нормального функционирования. Так, например, для нормальной работы электроплитки на 220 В мощностью 500 Вт требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 Вт (2,3×220≈500). На практике применяют более крупные единицы мощности:

  • 1 гВт (гектоватт) = 100 Вт;
  • 1 кВт (киловатт) = 1000 Вт.

 

Таким образом, 1 Вт есть мощность, выделяемая током 1 А в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В.

Единица работы, совершаемая электрическим током в течение 1 с при помощи 1 Вт, называется ватт/секундой, или джоулем. Применяют более крупные единицы работы: 1 Вт/ч (ватт/час) или 1 кВт/ч (киловатт/час), который равен работе, совершаемой электрическим током в течение 1 ч при мощности 1 кВт.

Длину и диаметр провода нагревательного элемента рассчитывают исходя из величины напряжения сети и его заданной мощности.

Основные данные для расчета нагревательных элементов приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Данные для расчета нагревательных элементов

 

Допустимая сила
тока, А
1234567
Диаметр нихромового провода
при температуре
700 °С, мм
0,170,30,450,550,650,750,85
Площадь поперечного сечения
провода, мм2
0,02270,07070,1590,2380,3320,4420,57

 

Сила тока при данном напряжении и мощности определяется по формуле

Омическое сопротивление проводника всегда вычисляется по формуле

Зная величину тока, можно найти диаметр и сечение провода (табл. 1).
Подставляя полученные данные в формулу

где l — длина провода, м; S — сечение провода, мм2; R — сопротивление провода, Ом; ρ — удельное сопротивление провода (для нихрома ρ = 1,1, для фехраля ρ = 1,3), Ом×мм2/м, получим необходимую длину провода для нагревательного элемента.

 

Пример расчета. Необходимо определить длину провода из нихрома для нагревательного элемента плитки мощностью Р = 600 Вт при напряжении сети U = 220 В.

По этим данным находим диаметр и сечение провода: d = 0,45 мм, S = 0,159 мм2. Тогда длина провода будет равна

Таким же образом можно рассчитать нагревательные элементы и для других электроприборов.

 

inmanus.3dn.ru