У зв'язку з ситуацією, що склалася, не завжди є можливість відповідати на дзвінки. Якщо ми не відповідаємо – пишіть на пошту zakaz@ten24.com.ua або заповнюйте форму замовлення на сайті. Ми обов'язково передзвонимо вам найближчим часом.

Проектування електронагрівачів

Електронагрівачі за конструкцією та формами досить прості пристрої. Але! При їх виробництві дуже важливо з високою точністю виконати всі деталі та з'єднати в єдиний прилад, так як від цього залежить якість самого приладу та відповідність усім зазначеним параметрам. Прорахунок параметрів також завдання не з простих, щоб виконати це завдання з високою точністю варто мати багато навичок і досвіду, адже рішення технологічних завдань не завжди збігається з літературними основами.

До основних характеристик, що впливають на роботу абсолютно будь-якого нагрівального елемента можна в першу чергу віднести його габарити, тип застосовуваного матеріалу для виготовлення ТЕНу, показники напруги живлення, силу струму, робочу температуру. Наприклад, у разі використання для нагрівача як гріючого елемента резистивного дроту з круглим поперечним перерізом доведеться розрахувати його довжину, сам переріз показники розтягування тощо, а якщо застосований плоский стрічковий дріт, то розрахувати доведеться його ширину, товщину, площу поверхні і масу.

Дані показники стосуються лише гріючого елемента. Крім цього доведеться враховувати його розміщення в обладнанні і можливості зміни характеристик при роботі в різних середовищах. Наприклад, важливо розуміти який ізоляційний матеріал краще використовувати для підтримки гріючого дроту, як правильно підібрати розмір цього ізолятора, чи буде розмір ізоляції якось впливати на монтаж електронагрівача в обладнання. Не варто також нехтувати умовами, які можуть вплинути на нагрівач під час розігріву спіралі. При частому використанні та високій температурній подачі гріючий елемент може провисати. Ці моменти слід прорахувати і відразу максимально усунути — використовувати збільшену кількість ізоляторів або менше, але застосувати ізолятори великих розмірів.


Проектування електронагрівачів


Якщо в конструкцію нагрівального пристрою входить відразу кілька спіралей високого опору, які здатні підключатися окремо, доведеться прорахувати їх параметри та можливості в умовах різних варіантів підключення до мережі. У разі перегорання однієї зі спіралей, як поведуться решта? Яке навантаження на них впливатиме і як вони її перенесуть?

Конструкційні рішення електронагрівачів

На основі наступних розрахунків резистивного дроту можна  підбирати електронагрівачі для власного обладнання.

Робота електронагрівача на основі такого елемента, як дріт, має на увазі її протистояння електричному струму. Даний опір надалі перетворює електроенергію на тепловий потік. Тепло у свою чергу пов'язане з питомим електроопір металу, що визначається як одиниця довжини площі поперечного перерізу. Лінійний опір відрізка стрічки або дроту розраховується за питомим електроопіром матеріалу провідника (тої ж стрічки або дроту).

Позначення:

ρ = питомий електроопір (мкОм · см)

R = опір провідника при 20°C (Ом)

d = діаметр дроту (мм)

t = товщина стрічки (мм)

b = ширина стрічки (мм)

l = довжина стрічки або дроту (м)

a = площа поперечного перерізу гріючого елемента (мм²)

Для дроту круглого перерізу

а = π x d²/4 

Для стрічки

a = t ∙ (b - t) + (0,786 x t²)

R = (ρ ∙ l/a) ∙ 0,01

Стрічка як гріючий елемент має значно більшу площу поверхні і подає більш ефективне випромінювання тепла в спрямованому потоці. Це робить стрічку ідеальним матеріалом для роботи у багатьох промислових напрямках. Стрічкою оснащують плоскі електронагрівачі міканітового типу.

Ця категорія сплавів резистивного типу характеризується високою стійкістю до корозії. Після першого включення в роботу на сплаві утворюється оксидний шар, який у майбутньому виконує захисну функцію, запобігаючи вступу елемента в реакцію з киснем. Вибираючи робочу температуру нагрівального елемента, враховуйте матеріал його виконання і атмосферу, в якій сплаву доведеться працювати. Наведені нижче рівняння можна використовувати лише як посібник. Їх не можна вважати універсальними для всіх робочих вимог, так як існує величезна кількість видів обладнання зі значними відмінностями, змінними конструкції елементів та різних експлуатаційних умов.

Електроопір в умовах робочої температури

Існують винятки, у яких металевий матеріал змінюватиме свій опір, залежно від температурної подачі. Ці фактори слід прорахувати, проектуючи нагрівальний пристрій.

Рівень опору гріючого елемента за правилами розраховують при робочій температурі. Але, в першу чергу, важливо спочатку розрахувати його в умовах кімнатної температури. Для цього слід розділити опір в умовах робочої температури на коефіцієнт термічного опору на основі такої формули:

Значення:

F = коефіцієнт термічної стійкості

R t = опір гріючого матеріалу при робочій температурі (Ом)

R = опір елемента при 20°C (Ом)

R = R t / F

Навантаження на площу поверхні

Розробляти можна також пристрій нагрівання з довільними розмірами. Теоретично кожен із них дасть потужність необхідного навантаження чи щільність потужності, яка розсіюється на одиницю площі. Важливо взяти до уваги, що навантаження, що виробляється на поверхню гріючого матеріалу, не повинна бути зайво високою, тому що теплова подача способом теплової провідності, конвекції або методом випромінювання від дроту або стрічки може бути уповільненою, що призведе до перегріву елемента, що гріє, і передчасної його поломки.

Пропоновані параметри поверхневого навантаження для варіанта приладу і гріючого елемента представлені нижче. Але, дані параметри можуть бути нижче у разі використання пристроїв призначених для робочих циклів, що часто перериваються, або при роботі нагрівача на рівні максимальної термічної подачі, а також в умовах суворого навколишнього середовища.

Позначення:

U = напруга (вольт)

P = потужність (Вт)

S = навантаження на площу поверхні (Вт/см²)

R t = опір елемента при робочій температурі (Ом)

R = опір елемента при 20°C (Ом)

F = коефіцієнт термостійкості

L = довжина дроту (м)

A = опір на метр (Ом/м)

Виконання проектного розрахунку:

1. На першому етапі розраховується довжина та діаметр дроту, які потрібні для функціонування в умовах найвищого показника можливої ​​температури та опір дроту в умовах робочої температури:

R t = U ² / P

2. Застосувавши провід з такого ж сплаву, як і нагрівальний елемент, далі знаходимо коефіцієнт термічного опору при показнику робочої температури і таким способом визначаємо загальний показник опору матеріалу, що гріє:

R = R t / F

3. Визначивши розміри нагрівального пристрою наступною справою, можна провести оцінку довжини намотування дроту. Опір, який має бути на метр дроту, розраховується таким чином:

А = R/L

4. Візьміть резистивний дріт стандартного діаметра, опір якого Ом/м найближче до розрахованого значення А.

5. Для перевірки фактичної довжини дроту:

L = R / A

Зміни довжини дроту можуть спостерігатися при додаванні або відніманні кроку дроту, коли необхідно досягти певного показника загального опору.

6. Для перевірки навантаження на площу поверхні:

S = P / (l ∙ d ∙ 31,416)

Навантаження на площу поверхні для різних типів нагрівачів повинно бути в діапазоні, зазначеному у верхній табличці. Важливо розуміти, що чим вище показники навантаження, тим більше набиратиме температури нагрівач.

Якщо розраховане навантаження на площу поверхні не відповідає рамкам діапазону, її доведеться перерахувати. Для цього потрібно змінити один із таких параметрів:

  • Довжину та діаметр дроту

  • Марку сплаву нагрівача

  • Резистивний елемент

Нагрівачі з дроту виконані у вигляді котушки дають можливість помістити провід необхідної довжини в невеликому просторі. Котушковий елемент також має ефект поглинання термічного розширення. Формуючи котушку, слід бути максимально обережним, щоб не надрізати та не витончити дріт. Дотримуйтесь заходів, щоб дріт зберіг свою чистоту. Максимальне та мінімальне співвідношення діаметра всередині котушки до діаметра дроту складає: 6: 1 та 3: 1. Довжина котушки з намотуванням закритого типу визначається за наступним рівнянням:

Позначення:

d = діаметр дроту (мм)

D = внутрішній діаметр рулону (мм)

L = довжина дроту (м)

X = довжина закритого намотування котушки (мм)

Х = L ∙ d ∙ 1000 / π ∙ (D + d)

При розтягуванні котушки з намотуванням закритого типу показник розтягування повинен становити 3:1. При тіснішому намотуванні витки перегріватимуться.

Крім нанесення випадкових пошкоджень, терміни експлуатації нагрівального пристрою можуть значно скоротитися через локальне перегорання. Зазвичай це відбувається через зміну поперечного перерізу або через екранування областей, в яких тепло не може розсіюватися вільно. Негативний вплив мають і погані точки опори та неякісна загортання.

Проектування стрічкового нагрівача

Спосіб виготовлення нагрівача на основі стрічки подібний до виготовлення пристрою на основі дроту круглого перерізу. Тут насамперед до уваги беруться такі показники, як:

b = ширина стрічки (мм)

t = товщина стрічки (мм)

Конструкторський розрахунок стрічки для нагрівального елемента:

1. Для розрахунку показників довжини та розміру стрічки, які потрібні для виготовлення певного виду електронагрівача, що функціонує при максимальних температурних показниках, загальні значення опору в умовах робочої температури будуть вираховані за такою формулою:

R t = V ² / Вт

2. Застосовуючи спеціальний провід необхідно визначити коефіцієнт термічного опору при робочих показниках температури і таким чином можна обчислити загальний опір елемента при 20 ° C (R) буде:

R t = R t /F

3. Визначивши розміри нагрівального пристрою, оцінити довжину намотування стрічки буде не так вже й складно. Опір, необхідний на метр стрічки, буде:

А = R/L

4. Візьміть стрічку нагрівального елемента стандартного розміру bxt мм, у якої опір на метр стандартного розміру, близький до А Ом/м.

5. Для перевірки фактичної довжини стрічки (L)

L = R / A

Довжина стрічки може змінюватись при зміні його кроку, коли потрібно досягти необхідного загального опору.

6. Для перевірки навантаження на площу поверхні (S):

S = P / 20 ∙ (b + t) ∙ L

У разі надмірно високого або вкрай низького розрахункового навантаження доведеться провести перерахунок, змінивши такі значення:

Довжина та розмір стрічки

При проведенні розрахунків ваших нагрівачів технологи «ТЕН24» враховують усі можливі фактори впливу на роботу нагрівача загалом. Наша компанія є провідним розробником та виробником нагрівачів в Україні, ми пропонуємо точні рішення в галузі нагріву та готові взятися за завдання нагріву, у вирішенні яких вам ніхто не може допомогти.




Дивитися усі статі



Задати питання

Логотип ТЕН 24
Для того, щоб купити нагрівачі або надіслати електронною поштою питання заповніть форму або просто зателефонуйте за телефонами