Косвенный электронагрев сопротивлением.
Требования к материалам и конструкции нагревательных элементов.
Нагревательные элементы - основной узел электротермического оборудования, реализующего косвенный нагрев методом сопротивления. Безотказная работа элементов во многом определяет надежность электротермических установок и возможность соблюдения требуемого технологического режима.
Материал нагревателей выбирают в первую очередь в зависимости от требуемой рабочей температуры оборудования и условий работы нагревательных элементов. Эти материалы должны быть жаростойкие (не окисляться в условиях высокой температуры), жаропрочны (сохранять прочностные качества при высоких температурах) и технологичны (легко поддаваться обработке при изготовлении установки). Перечисленным требованиям должны отвечать материалы всех конструктивных элементов, находящихся в рабочем пространстве электротермического оборудования.
К материалам нагревательных элементов также предъявляются специфические требования, обусловленные особенностями их работы. Так, удельное электрическое сопротивление элементов должно быть большое, что позволяет выбрать конструктивные параметры нагревателей таким образом, чтобы их можно было разместить в ограниченном объеме и включать непосредственно в сеть, не снижая напряжения. Кроме того, их температурный коэффициент сопротивления должен быть небольшим для того, чтобы сопротивление холодного и горячего нагревателей и, следовательно, мощность, потребляемая установкой из сети, изменялась незначительно. Физические свойства материала нагревательных элементов должны быть постоянные, т. е. противостоять старению - увеличению сопротивления с течением времени, что вызывает уменьшение мощности установки
|
|
|
Сплавы хромникелевые (нихромы), хромалюминиевые (фехрали) и хромникельалюминиевые (нихромы с алюминием) - основные материалы для нагревателей косвенного нагрева сопротивлением.
Хромникелевые сплавы в наибольшей мере отвечают требованиям, предъявляемым к материалам нагревательных элементов. Различают нихромы двойные, содержащие хром и никель (Х20Н80), и тройные, в состав которых, кроме никеля и хрома, входит железо (Х15Н60). Чем больше никеля в сплаве, тем выше его качество и рабочая температура. Максимальная рабочая температура двойного нихрома Х20Н80 - 1100 °С. В низкотемпературных электротермических установках достаточно надежно работают более дешевые двойные нихромы, содержащие 24...27 % хрома и 17...20 % никеля (Х25Н20 и Х23Н18).
Стоимость хромалюминиевых сплавов по сравнению с нихромами более низкая, прочность при высоких температурах меньшая, обрабатываются они хуже. Для нагревателей с рабочей температурой до 700 °С применяют фехраль Х13Ю4 - сплав, содержащий помимо железа 13 % хрома и 4 % алюминия.
|
|
|
Характеристики хромникельалюминиевых сплавов (например, Х15Н60ЮЗА) по сравнению с безникелевыми улучшены (рабочая температура до 1100°С), и стоимость их более низкая за счет уменьшения содержания никеля.
В электротермических установках с рабочей температурой выше 1250°С применяют неметаллические нагреватели из карборунда, дисилицида молибдена, графита или из тугоплавких металлов (вольфрама, тантала, ниобия и др.).
Температурный коэффициент сопротивления нагревателей, изготовленных из обычной стали, большой, жаростойкость и жаропрочность невысокие, сопротивление зависит от значения тока, протекающего по нагревателю. Однако вследствие дешевизны и недефицитности их широко применяют в низкотемпературных электротермических устройствах с рабочей температурой 300...400°С.
Нагревательные элементы по конструктивному исполнению принято разделять на открытые, закрытые и герметические.
Открытые нагреватели из металлических сплавов изготавливают из проволоки или ленты, свернутых в спираль или изогнутых зигзагообразно (рис. 5.6,а и б). Открытые спиральные и зигзагообразные нагреватели крепят на керамических жаропрочных изоляторах в рабочем пространстве электротермических установок. Теплота от таких нагревателей передается конвекцией и излучением. Чем выше температура нагревателя, тем большая часть энергии инфракрасным излучением передается нагреваемому материалу.
|
|
|
|
| Рис.5.6 Нагревательные элементы; а и б - открытые соответственно в виде спирали и зигзагообразные; в - закрытые; 1 - нагреватель; 2 - защитный кожух. |
Помимо проволочных нагревателей в качестве источников инфракрасного излучения в электротермических установках используют специальные лампы. В нагревательных элементах закрытого исполнения (рис 5.6,в) нагреватель находится в защитном кожухе, предохраняющем его от механического воздействия окружающей среды. Защищенные нагревательные элементы передают теплоту в основном конвекцией.
В электротермических устройствах открытые и закрытые элементы используют из-за их простоты и невысокой стоимости. Однако наиболее распространены в электротермическом оборудовании сельскохозяйственного назначения герметические нагревательные элементы или ТЭН.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 161; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!