Certains appareils de chauffage domestiques utilisent encore du fil nichrome. Il présente une résistance thermique élevée caractéristique d'un alliage de nickel et de chrome. Ce matériau a une bonne ductilité, une résistivité électrique élevée et un faible coefficient de température de résistance. Par conséquent, lors du calcul d'un fil nichrome pour un appareil de chauffage, ces paramètres doivent être pris en compte. Sinon, les résultats du calcul seront inexacts et ne donneront pas le résultat souhaité.

Utilisation d'une calculatrice en ligne dans les calculs

Des calculs rapides peuvent être effectués avec une calculatrice en ligne. Avec lui, vous pouvez calculer et définir approximativement la longueur souhaitée du fil nichrome. En règle générale, les marques les plus utilisées dans les appareils de chauffage sont considérées - Kh20N80, Kh20N80-N, Kh15N60.

Les données initiales obligatoires sont nécessaires pour effectuer les calculs. Il s'agit tout d'abord de la valeur de la puissance de chauffe qu'il est prévu d'obtenir, du diamètre du fil nichrome et de la valeur de la tension d'alimentation secteur.

Les calculs sont effectués de la manière suivante. Tout d'abord, vous devez installer conformément aux paramètres spécifiés, selon la formule : I = P / U. Après cela, la résistance de l'ensemble de l'élément chauffant est calculée. Ensuite, vous avez besoin de résistivité électrique pour une marque spécifique de fil nichrome. Cette valeur sera nécessaire pour établir le plus longueur optimaleélément chauffant déjà selon une formule différente: l \u003d SR / ρ. Bon choix longueur amènera la résistance de l'élément chauffant R à la valeur souhaitée.

Après avoir effectué les calculs, il est recommandé de vérifier les données obtenues à l'aide du tableau et de s'assurer que le courant calculé correspond à la valeur autorisée. Si le courant nominal dépasse les limites autorisées, de nouveaux calculs doivent être effectués en augmentant le diamètre du fil nichrome ou en réduisant la puissance de l'élément chauffant lui-même. Il faut tenir compte du fait que tous les paramètres indiqués dans les tableaux sont calculés pour des appareils de chauffage en position horizontale et fonctionnant dans un environnement aérien.

S'il est prévu d'utiliser la spirale nichrome placée dans un liquide, la valeur du courant admissible doit être multipliée par un facteur de 1,1-1,5. Lorsque la spirale est fermée, au contraire, elle doit être réduite de 1,2 à 1,5 fois.

Très souvent, si vous voulez faire ou réparer chauffage fours électriques à faire soi-même, une personne a de nombreuses questions. Par exemple, quel diamètre prendre le fil, quelle doit être sa longueur, ou quelle puissance peut être obtenue en utilisant un fil ou un ruban avec des paramètres donnés, etc. Avec la bonne approche pour résoudre ce problème, il est nécessaire de prendre en compte de nombreux paramètres, par exemple la force du courant traversant chauffage, température de fonctionnement, type de réseau électrique et autres.

Cet article fournit des données de référence sur les matériaux les plus courants dans la fabrication des appareils de chauffage. fours électriques, ainsi que la méthodologie et des exemples de leur calcul (calcul des appareils de chauffage pour fours électriques).

Radiateurs. Matériaux pour la fabrication d'appareils de chauffage

Directement chauffage- l'un des éléments les plus importants du four, c'est lui qui effectue le chauffage, a la température la plus élevée et détermine les performances de l'installation de chauffage dans son ensemble. Par conséquent, les appareils de chauffage doivent répondre à un certain nombre d'exigences, qui sont énumérées ci-dessous.

Exigences pour les appareils de chauffage

Exigences de base pour les appareils de chauffage (matériaux des appareils de chauffage) :

• Les radiateurs doivent avoir une résistance à la chaleur (résistance à l'entartrage) et une résistance à la chaleur suffisantes. Résistance à la chaleur - résistance mécanique à haute température. Résistance à la chaleur - résistance des métaux et alliages à la corrosion gazeuse à haute température (les propriétés de résistance à la chaleur et de résistance à la chaleur sont décrites plus en détail sur la page).
• Chauffage dans un four électrique doit être réalisé en un matériau à haute résistivité électrique. en parlant langage clair Plus la résistance électrique du matériau est élevée, plus il chauffe. Par conséquent, si nous prenons un matériau avec moins de résistance, alors un réchauffeur plus long et avec une surface plus petite sera nécessaire. la Coupe transversale. Il n'est pas toujours possible de placer un élément chauffant suffisamment long dans le four. Il faut également tenir compte du fait que plus le diamètre du fil à partir duquel le réchauffeur est fabriqué est grand, plus plus long terme ses services . Des exemples de matériaux à haute résistance électrique sont l'alliage chrome-nickel, l'alliage fer-chrome-aluminium, qui sont des alliages de précision à haute résistance électrique.
• Un faible coefficient de température de résistance est un facteur essentiel lors du choix d'un matériau pour un appareil de chauffage. Cela signifie que lorsque la température change, la résistance électrique du matériau chauffage ne change pas grand chose. Si le coefficient de température de la résistance électrique est important, pour allumer le four à froid, il est nécessaire d'utiliser des transformateurs qui donnent initialement une tension réduite.
• Les propriétés physiques des matériaux chauffants doivent être constantes. Certains matériaux, comme le carborundum, qui est un élément chauffant non métallique, peuvent changer leurs propriétés avec le temps. propriétés physiques, notamment la résistance électrique, ce qui complique les conditions de leur fonctionnement. Pour stabiliser la résistance électrique, des transformateurs avec un grand nombre d'étapes et une plage de tension sont utilisés.
• matériaux métalliques doivent avoir de bonnes propriétés technologiques, à savoir : la ductilité et la soudabilité, de sorte qu'ils puissent être utilisés pour fabriquer fil, ruban, et du ruban - éléments chauffants de configuration complexe. Aussi radiateurs peuvent être fabriqués à partir de non-métaux. Les éléments chauffants non métalliques sont pressés ou moulés en un produit fini.

Matériaux pour la fabrication d'appareils de chauffage

Les plus adaptés et les plus utilisés dans la production de réchauffeurs pour fours électriques sont alliages de précision à haute résistance électrique. Il s'agit notamment des alliages à base de chrome et de nickel ( chrome-nickel), fer, chrome et aluminium ( fer-chrome-aluminium). Les qualités et les propriétés de ces alliages sont discutées dans « Alliages de précision. Des marques". Les représentants des alliages chrome-nickel sont les nuances Kh20N80, Kh20N80-N (950-1200 °C), Kh15N60, Kh15N60-N (900-1125 °С), fer-chromoaluminium - nuances Kh23Yu5T (950-1400 °С), Kh27Yu5T ( 950-1350 °С ), X23Yu5 (950-1200 °C), X15Yu5 (750-1000 °C). Il existe également des alliages fer-chrome-nickel - Kh15N60Yu3, Kh27N70YuZ.

Les alliages ci-dessus ont bonnes propriétés résistance à la chaleur et résistance à la chaleur, de sorte qu'ils peuvent fonctionner à des températures élevées. bien résistance à la chaleur fournit film protecteur de l'oxyde de chrome, qui se forme à la surface du matériau. La température de fusion du film est supérieure à la température de fusion de l'alliage lui-même; il ne se fissure pas lorsqu'il est chauffé et refroidi.

Apportons caractéristique comparative nichrome et féchral.
Avantages du nichrome :

• bons propriétés mécaniques aussi bien à basse qu'à haute température ;
• l'alliage est résistant au fluage ;
• a de bonnes propriétés technologiques - ductilité et soudabilité;
• bien traité;
• ne vieillit pas, amagnétique.

Inconvénients du nichrome :

• coût élevé du nickel - l'un des principaux composants de l'alliage;
• des températures de fonctionnement plus basses par rapport à Fechral.

Avantages de fechral:

• alliage moins cher par rapport au nichrome, tk. ne contient pas ;
• a une meilleure résistance à la chaleur par rapport au nichrome, par exemple, Fechral Kh23Yu5T peut fonctionner à des températures allant jusqu'à 1400 ° C (1400 ° C - maximum température de fonctionnement pour un élément chauffant en fil Ø 6,0 mm ou plus ; Ø 3,0 - 1350 °С ; Ø 1,0 - 1225 ° C ; Ø 0,2 - 950 °C).

Inconvénients féchraux :

• alliage cassant et fragile, ces propriétés négatives sont particulièrement prononcées après que l'alliage a été à une température de plus de 1000°C ;
• car fechral a du fer dans sa composition, alors cet alliage est magnétique et peut rouiller dans une atmosphère humide à des températures normales ;
• a une faible résistance au fluage;
• interagit avec le revêtement en argile réfractaire et les oxydes de fer ;
• Les réchauffeurs Fechral s'allongent considérablement pendant le fonctionnement.

Aussi comparaison des alliages féchral et nichrome produit dans l'article.

À Ces derniers temps des alliages de type Kh15N60Yu3 et Kh27N70YuZ ont été développés, c'est-à-dire avec l'ajout de 3% d'aluminium, ce qui a considérablement amélioré la résistance à la chaleur des alliages, et la présence de nickel a pratiquement éliminé les inconvénients des alliages fer-chrome-aluminium. Les alliages Kh15N60YuZ, Kh27N60YUZ n'interagissent pas avec la chamotte et les oxydes de fer, ils sont assez bien traités, mécaniquement résistants, non cassants. La température de fonctionnement maximale de l'alliage X15N60YUZ est de 1200 °C.

Outre les alliages énumérés ci-dessus à base de nickel, de chrome, de fer, d'aluminium, d'autres matériaux sont également utilisés pour la fabrication d'appareils de chauffage: des métaux réfractaires, ainsi que des non-métaux.

Parmi les non-métaux pour la fabrication d'appareils de chauffage, on utilise le carborundum, le disiliciure de molybdène, le charbon et le graphite. Les réchauffeurs au disiliciure de carborundum et de molybdène sont utilisés dans les fours à haute température. Dans les fours à atmosphère protectrice, des réchauffeurs en carbone et en graphite sont utilisés.

Parmi les matériaux réfractaires, le tantale et le niobium peuvent être utilisés comme éléments chauffants. Dans les fours à haute température sous vide et sous atmosphère protectrice, réchauffeurs de molybdène et tungstène. Les réchauffeurs au molybdène peuvent fonctionner jusqu'à une température de 1700 °C sous vide et jusqu'à 2200 °C sous atmosphère protectrice. Cette différence de température est due à l'évaporation du molybdène à des températures supérieures à 1700 °C sous vide. Les radiateurs au tungstène peuvent fonctionner jusqu'à 3000 °C. Dans des cas particuliers, des réchauffeurs au tantale et au niobium sont utilisés.

Calcul des appareils de chauffage des fours électriques

Habituellement, les données d'entrée pour sont la puissance que les appareils de chauffage doivent fournir, la température maximale requise pour mettre en œuvre le processus technologique(revenu, trempe, frittage, etc.) et dimensions de l'espace de travail du four électrique. Si la puissance du four n'est pas réglée, elle peut être déterminée par la règle empirique. Lors du calcul des éléments chauffants, il est nécessaire d'obtenir le diamètre et la longueur (pour le fil) ou la section et la longueur (pour le ruban), qui sont nécessaires pour fabrication de radiateurs.

Il est également nécessaire de déterminer le matériau à partir duquel faire radiateurs(cet élément n'est pas considéré dans l'article). Dans cet article, en tant que matériau pour appareils de chauffage, un alliage de précision nickel-chrome à haute résistance électrique est considéré, qui est l'un des plus populaires dans la fabrication d'éléments chauffants.

Détermination du diamètre et de la longueur de la résistance (fil nichrome) pour une puissance de four donnée (calcul simple)

Peut-être le plus options simples calcul de chauffage de nichrome est le choix du diamètre et de la longueur à une puissance donnée du réchauffeur, de la tension d'alimentation du réseau, ainsi que de la température que le réchauffeur aura. Malgré la simplicité du calcul, il présente une caractéristique à laquelle nous prêterons attention ci-dessous.

Un exemple de calcul du diamètre et de la longueur de l'élément chauffant

Donnée initiale:
Alimentation de l'appareil P = 800 W ; tension secteur tu = 220V; température de chauffe 800 °C. Le fil nichrome X20H80 est utilisé comme élément chauffant.

1. Vous devez d'abord déterminer l'intensité du courant qui traversera l'élément chauffant :
Je=P/U \u003d 800 / 220 \u003d 3,63 A.

2. Vous devez maintenant trouver la résistance du radiateur :
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 ohms ;

3. Sur la base de la valeur obtenue au paragraphe 1 du courant traversant radiateur nichrome, vous devez sélectionner le diamètre du fil. Et ce moment est important. Si, par exemple, à une intensité de courant de 6 A, un fil de nichrome d'un diamètre de 0,4 mm est utilisé, il brûlera. Par conséquent, après avoir calculé l'intensité du courant, il est nécessaire de sélectionner la valeur appropriée du diamètre du fil dans le tableau. Dans notre cas, pour une intensité de courant de 3,63 A et une température de chauffe de 800°C, on sélectionne un fil nichrome de diamètre ré = 0,35 mm et section transversale S \u003d 0,096 mm 2.

Règle générale sélection du diamètre du fil peut être formulé comme suit: il est nécessaire de choisir un fil dont l'intensité de courant admissible n'est pas inférieure à l'intensité de courant calculée traversant le réchauffeur. Afin d'économiser le matériau de l'appareil de chauffage, vous devez choisir un fil avec le courant admissible le plus proche (que le calcul).

Tableau 1

Courant admissible traversant un fil chauffant en nichrome, correspondant à certaines températures de chauffage d'un fil suspendu horizontalement dans air calmetempérature normale

Diamètre, mm	Section transversale du fil de nichrome, mm 2	Température de chauffage du fil nichrome, °C
		200	400	600	700	800	900	1000
		Courant maximal admissible, A
5	19,6	52	83	105	124	146	173	206
4	12,6	37,0	60,0	80,0	93,0	110,0	129,0	151,0
3	7,07	22,3	37,5	54,5	64,0	77,0	88,0	102,0
2,5	4,91	16,6	27,5	40,0	46,6	57,5	66,5	73,0
2	3,14	11,7	19,6	28,7	33,8	39,5	47,0	51,0
1,8	2,54	10,0	16,9	24,9	29,0	33,1	39,0	43,2
1,6	2,01	8,6	14,4	21,0	24,5	28,0	32,9	36,0
1,5	1,77	7,9	13,2	19,2	22,4	25,7	30,0	33,0
1,4	1,54	7,25	12,0	17,4	20,0	23,3	27,0	30,0
1,3	1,33	6,6	10,9	15,6	17,8	21,0	24,4	27,0
1,2	1,13	6,0	9,8	14,0	15,8	18,7	21,6	24,3
1,1	0,95	5,4	8,7	12,4	13,9	16,5	19,1	21,5
1,0	0,785	4,85	7,7	10,8	12,1	14,3	16,8	19,2
0,9	0,636	4,25	6,7	9,35	10,45	12,3	14,5	16,5
0,8	0,503	3,7	5,7	8,15	9,15	10,8	12,3	14,0
0,75	0,442	3,4	5,3	7,55	8,4	9,95	11,25	12,85
0,7	0,385	3,1	4,8	6,95	7,8	9,1	10,3	11,8
0,65	0,342	2,82	4,4	6,3	7,15	8,25	9,3	10,75
0,6	0,283	2,52	4	5,7	6,5	7,5	8,5	9,7
0,55	0,238	2,25	3,55	5,1	5,8	6,75	7,6	8,7
0,5	0,196	2	3,15	4,5	5,2	5,9	6,75	7,7
0,45	0,159	1,74	2,75	3,9	4,45	5,2	5,85	6,75
0,4	0,126	1,5	2,34	3,3	3,85	4,4	5,0	5,7
0,35	0,096	1,27	1,95	2,76	3,3	3,75	4,15	4,75
0,3	0,085	1,05	1,63	2,27	2,7	3,05	3,4	3,85
0,25	0,049	0,84	1,33	1,83	2,15	2,4	2,7	3,1
0,2	0,0314	0,65	1,03	1,4	1,65	1,82	2,0	2,3
0,15	0,0177	0,46	0,74	0,99	1,15	1,28	1,4	1,62
0,1	0,00785	0,1	0,47	0,63	0,72	0,8	0,9	1,0

Noter :

• si les éléments chauffants sont à l'intérieur du liquide chauffé, la charge (courant admissible) peut être augmentée de 1,1 à 1,5 fois;
• lorsque les appareils de chauffage sont fermés (par exemple, dans les fours électriques à chambre), il est nécessaire de réduire la charge de 1,2 à 1,5 fois (un coefficient plus petit est pris pour un fil plus épais, un plus grand pour un fil fin).

4. Ensuite, déterminez la longueur du fil nichrome.
R = ρ l/S ,
où R - résistance électrique du conducteur (réchauffeur) [Ohm], ρ - résistivité électrique du matériau chauffant [Ohm mm 2 / m], je - longueur du conducteur (élément chauffant) [mm], S - section transversale du conducteur (élément chauffant) [mm 2 ].

Ainsi, nous obtenons la longueur du radiateur:
l = R S / ρ \u003d 61 0,096 / 1,11 \u003d 5,3 m.

À cet exemple du fil nichrome Ø 0,35 mm est utilisé comme élément chauffant. Selon "Fil en alliages de précision à haute résistance électrique. Caractéristiques" la valeur nominale de la résistivité électrique du fil nichrome de marque Kh20N80 est de 1,1 Ohm mm 2 / m ( ρ \u003d 1,1 Ohm mm 2 / m), voir tableau. 2.

Le résultat des calculs est la longueur requise du fil nichrome, qui est de 5,3 m, diamètre - 0,35 mm.

Tableau 2

Détermination du diamètre et de la longueur de la résistance (fil nichrome) pour un four donné (calcul détaillé)

Le calcul présenté dans ce paragraphe est plus complexe que celui ci-dessus. Ici, nous prendrons en compte les paramètres supplémentaires des appareils de chauffage, nous essaierons de comprendre les options de connexion des appareils de chauffage à un réseau de courant triphasé. Le calcul de l'appareil de chauffage sera effectué sur l'exemple d'un four électrique. Soit les données initiales dimensions intérieures fours.

1. La première chose à faire est de calculer le volume de la chambre à l'intérieur du four. Dans ce cas, prenons h = 490 millimètres, ré = 350mm et je = 350 mm (hauteur, largeur et profondeur, respectivement). Ainsi, on obtient le volume V = h d l \u003d 490 350 350 \u003d 60 10 6 mm 3 \u003d 60 l (une mesure de volume).

2. Ensuite, vous devez déterminer la puissance que le four doit fournir. La puissance est mesurée en Watts (W) et est déterminée par règle d'or: pour un four électrique d'un volume de 10 - 50 litres, la puissance spécifique est de 100 W/l (Watts par litre de volume), avec un volume de 100 - 500 litres - 50 - 70 W/l. Prenons la puissance spécifique de 100 W/l pour le four considéré. Ainsi, la puissance du réchauffeur de la fournaise électrique doit être P \u003d 100 60 \u003d 6000 W \u003d 6 kW.

Il convient de noter qu'avec une puissance de 5-10 kW radiateurs sont généralement réalisés en monophasé. Aux puissances élevées, pour une charge uniforme du réseau, les réchauffeurs sont réalisés en triphasé.

3. Ensuite, vous devez trouver la force du courant traversant le radiateur Je=P/U , où P - puissance de chauffage, tu - la tension sur le radiateur (entre ses extrémités), et la résistance du radiateur R=U/I .

Il peut y avoir deux possibilités de raccordement au réseau électrique:

• à un réseau de courant domestique monophasé - alors tu = 220V;
• au réseau industriel de courant triphasé - tu = 220 V (entre fil neutre et phase) ou tu = 380 V (entre deux phases quelconques).

De plus, le calcul sera effectué séparément pour les connexions monophasées et triphasées.

Je=P/U \u003d 6000 / 220 \u003d 27,3 A - le courant traversant le réchauffeur.
Ensuite, il est nécessaire de déterminer la résistance du réchauffeur du four.
R=U/I \u003d 220 / 27,3 \u003d 8,06 ohms.

Figure 1 Fil chauffant dans un réseau de courant monophasé

Les valeurs souhaitées du diamètre du fil et de sa longueur seront déterminées au paragraphe 5 de ce paragraphe.

Avec ce type de connexion, la charge est répartie uniformément sur trois phases, c'est-à-dire 6 / 3 = 2 kW par phase. Nous avons donc besoin de 3 radiateurs. Ensuite, vous devez choisir la méthode de connexion directe des appareils de chauffage (charge). Il peut y avoir 2 façons : « ÉTOILE » ou « TRIANGLE ».

Il convient de noter que dans cet article, les formules de calcul de la force actuelle ( je ) et la résistance ( R ) pour un réseau triphasé ne sont pas écrits en forme classique. Ceci est fait afin de ne pas compliquer la présentation du matériel sur le calcul des éléments chauffants avec des termes et des définitions électriques (par exemple, les tensions et courants de phase et linéaires et la relation entre eux ne sont pas mentionnés). L'approche classique et les formules de calcul des circuits triphasés se trouvent dans la littérature spécialisée. Dans cet article, certaines transformations mathématiques effectuées sur des formules classiques sont cachées au lecteur, et cela n'a aucun effet sur le résultat final.

Lors de la connexion, tapez "STAR" le réchauffeur est connecté entre la phase et le zéro (voir Fig. 2). En conséquence, la tension aux extrémités de l'élément chauffant sera tu = 220V.
Je=P/U \u003d 2000 / 220 \u003d 9,10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 ohms.

Figure 2 Fil chauffant dans un réseau triphasé. Raccordement selon le schéma "STAR"

Lors de la connexion de type "TRIANGLE" le réchauffeur est connecté entre deux phases (voir fig. 3). En conséquence, la tension aux extrémités de l'élément chauffant sera tu = 380V.
Le courant traversant le réchauffeur est
Je=P/U \u003d 2000 / 380 \u003d 5,26 A.
Résistance d'un radiateur -
R=U/I \u003d 380 / 5,26 \u003d 72,2 ohms.

Figure 3 Fil chauffant dans un réseau triphasé. Connexion selon le schéma "TRIANGLE"

4. Après avoir déterminé la résistance de l'appareil de chauffage avec une connexion appropriée au réseau électrique choisir le diamètre et la longueur du fil.

Lors de la détermination des paramètres ci-dessus, il est nécessaire d'analyser puissance surfacique spécifique de l'élément chauffant, c'est à dire. puissance dissipée par unité de surface. La puissance de surface de l'élément chauffant dépend de la température du matériau chauffé et de la conception des éléments chauffants.

Exemple
A partir des points de calcul précédents (voir paragraphe 3 de ce paragraphe), nous connaissons la résistance de l'élément chauffant. Pour un four de 60 litres avec un branchement monophasé, il est R = 8,06 ohms. A titre d'exemple, prenons un diamètre de 1 mm. Ensuite, pour obtenir la résistance requise, il faut l = R / p \u003d 8,06 / 1,4 \u003d 5,7 m de fil nichrome, où ρ - la valeur nominale de la résistance électrique de 1 m du fil en [Ohm/m]. La masse de ce morceau de fil de nichrome sera m = lμ \u003d 5,7 0,007 \u003d 0,0399 kg \u003d 40 g, où μ - poids de 1 m de fil. Il faut maintenant déterminer la surface d'un morceau de fil de 5,7 m de long. S = l π ré \u003d 570 3,14 0,1 \u003d 179 cm 2, où je – longueur du fil [cm], ré – diamètre du fil [cm]. Ainsi, 6 kW devraient être alloués à partir d'une surface de 179 cm 2. En résolvant une proportion simple, on obtient que la puissance est libérée de 1 cm 2 β=P/S \u003d 6000 / 179 \u003d 33,5 W, où β - puissance surfacique du réchauffeur.

La puissance de surface résultante est trop élevée. Chauffage fondra s'il est chauffé à une température qui fournirait la valeur obtenue de la puissance de surface. Cette température sera supérieure au point de fusion du matériau chauffant.

L'exemple donné est une démonstration du mauvais choix du diamètre du fil qui sera utilisé pour fabriquer le réchauffeur. Au paragraphe 5 de ce paragraphe, un exemple sera donné avec la sélection correcte du diamètre.

Pour chaque matériau, en fonction de la température de chauffage requise, la valeur admissible de la puissance de surface est déterminée. Il peut être déterminé à l'aide de tableaux ou de graphiques spéciaux. Des tableaux sont utilisés dans ces calculs.

Pour fours à haute température(à une température supérieure à 700 - 800 ° C) la puissance surfacique admissible, W / m 2, est égale à β ajouter \u003d β eff α , où βeff - puissance surfacique des radiateurs en fonction de la température du milieu récepteur de chaleur [W / m 2 ], α est le facteur d'efficacité du rayonnement. βeff est choisi selon le tableau 3, α - selon le tableau 4.

Si un four à basse température(température inférieure à 200 - 300 ° C), alors la puissance surfacique admissible peut être considérée comme égale à (4 - 6) · 10 4 W / m 2.

Tableau 3

Puissance surfacique efficace des éléments chauffants en fonction de la température du milieu récepteur de chaleur

Température de la surface réceptrice de chaleur, °C	β eff, W/cm 2 à la température du réchauffeur, °С
	800	850	900	950	1000	1050	1100	1150	1200	1250	1300	1350
100	6,1	7,3	8,7	10,3	12,5	14,15	16,4	19,0	21,8	24,9	28,4	36,3
200	5,9	7,15	8,55	10,15	12,0	14,0	16,25	18,85	21,65	24,75	28,2	36,1
300	5,65	6,85	8,3	9,9	11,7	13,75	16,0	18,6	21,35	24,5	27,9	35,8
400	5,2	6,45	7,85	9,45	11,25	13,3	15,55	18,1	20,9	24,0	27,45	35,4
500	4,5	5,7	7,15	8,8	10,55	12,6	14,85	17,4	20,2	23,3	26,8	34,6
600	3,5	4,7	6,1	7,7	9,5	11,5	13,8	16,4	19,3	22,3	25,7	33,7
700	2	3,2	4,6	6,25	8,05	10,0	12,4	14,9	17,7	20,8	24,3	32,2
800	-	1,25	2,65	4,2	6,05	8,1	10,4	12,9	15,7	18,8	22,3	30,2
850	-	-	1,4	3,0	4,8	6,85	9,1	11,7	14,5	17,6	21,0	29,0
900	-	-	-	1,55	3,4	5,45	7,75	10,3	13	16,2	19,6	27,6
950	-	-	-	-	1,8	3,85	6,15	8,65	11,5	14,5	18,1	26,0
1000	-	-	-	-	-	2,05	4,3	6,85	9,7	12,75	16,25	24,2
1050	-	-	-	-	-	-	2,3	4,8	7,65	10,75	14,25	22,2
1100	-	-	-	-	-	-	-	2,55	5,35	8,5	12,0	19,8
1150	-	-	-	-	-	-	-	-	2,85	5,95	9,4	17,55
1200	-	-	-	-	-	-	-	-	-	3,15	6,55	14,55
1300	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	7,95

Tableau 4

Spirales de fil, semi-fermées dans les rainures de la doublure

Spirales de fil sur étagères en tubes

Éléments chauffants en fil zigzag (tige)

Supposons que la température du réchauffeur soit de 1000 °C et que nous voulions chauffer la pièce à usiner à une température de 700 °C. Ensuite, selon le tableau 3, nous sélectionnons βeff \u003d 8,05 W/cm2, α = 0,2, β ajouter \u003d β eff α \u003d 8,05 0,2 \u003d 1,61 W/cm 2 \u003d 1,61 10 4 W/m 2.

5. Après avoir déterminé la puissance de surface admissible de l'appareil de chauffage, il est nécessaire trouver son diamètre(pour fil chauffant) ou largeur et épaisseur(pour les rubans chauffants), ainsi que longueur.

Le diamètre du fil peut être déterminé à l'aide de la formule suivante : ré - diamètre du fil, [m] ; P - puissance de chauffage, [W] ; tu - tension aux extrémités de l'élément chauffant, [V] ; β ajouter - puissance surfacique admissible de l'appareil de chauffage, [W/m 2 ] ; ρt - résistivité du matériau chauffant à une température donnée, [Ohm m].
ρ t = ρ 20 k , où ρ 20 - résistivité électrique du matériau chauffant à 20 °C, [Ohm m] k - facteur de correction pour le calcul de l'évolution de la résistance électrique en fonction de la température (par ).

La longueur du fil peut être déterminée par la formule suivante :
je - longueur de fil, [m].

Nous sélectionnons le diamètre et la longueur du fil à partir de nichrome Х20Н80. La résistance électrique spécifique du matériau de l'élément chauffant est
ρ t = ρ 20 k \u003d 1,13 10 -6 1,025 \u003d 1,15 10 -6 Ohm m.

Réseau courant monophasé domestique
Pour un poêle de 60 litres raccordé à un réseau monophasé domestique, on sait des étapes de calcul précédentes que la puissance du poêle est P \u003d 6000 W, tension aux extrémités de l'appareil de chauffage - tu = 220 V, puissance admissible du chauffage de surface β ajouter \u003d 1,6 10 4 W / m 2. Ensuite on obtient

La taille résultante doit être arrondie à la norme supérieure la plus proche. Les tailles standard pour les fils nichrome et fechral peuvent être trouvées dans. Annexe 2, tableau 8. Dans ce cas, la taille standard supérieure la plus proche est Ø 2,8 mm. Diamètre du réchauffeur ré = 2,8 millimètres.

Longueur du réchauffeur je = 43 mètres.

Il est aussi parfois nécessaire de déterminer la masse quantité requise fil.
m = lμ , où m - masse d'un morceau de fil, [kg] ; je - longueur de fil, [m] ; μ - gravité spécifique (masse de 1 mètre de fil), [kg/m].

Dans notre cas, la masse de l'élément chauffant m = lμ \u003d 43 0,052 \u003d 2,3 kg.

Ce calcul donne le diamètre minimum du fil auquel il peut être utilisé comme élément chauffant dans des conditions données.. Du point de vue des économies de matière, un tel calcul est optimal. Dans ce cas, un fil de plus grand diamètre peut également être utilisé, mais sa quantité augmentera.

Examen
Résultats des calculs peut être vérifié de la manière suivante. Un diamètre de fil de 2,8 mm a été obtenu. Ensuite, la longueur dont nous avons besoin est
l = R / (ρ k) \u003d 8,06 / (0,179 1,025) \u003d 43 m, où je - longueur de fil, [m] ; R - résistance de chauffage, [Ohm] ; ρ - valeur nominale de la résistance électrique de 1 m de fil, [Ohm/m] ; k - facteur de correction pour le calcul de l'évolution de la résistance électrique en fonction de la température.
Valeur donnée est la même que la valeur obtenue à partir d'un autre calcul.

Il faut maintenant vérifier si la puissance de surface de l'appareil de chauffage que nous avons choisi ne dépassera pas la puissance de surface admissible, qui a été trouvée à l'étape 4. β=P/S \u003d 6000 / (3,14 4300 0,28) \u003d 1,59 W/cm 2. Valeur reçue β \u003d 1,59 W / cm 2 ne dépasse pas β ajouter \u003d 1,6 W/cm2.

Résultats
Ainsi, le radiateur nécessitera 43 mètres de fil nichrome X20H80 d'un diamètre de 2,8 mm, soit 2,3 kg.

Réseau courant triphasé industriel
Vous pouvez également trouver le diamètre et la longueur du fil nécessaire à la fabrication de réchauffeurs de fours connectés à un réseau de courant triphasé.

Comme décrit au point 3, chacun des trois radiateurs a une puissance de 2 kW. Trouver le diamètre, la longueur et la masse d'un élément chauffant.

Connexion ÉTOILE(voir fig. 2)

Dans ce cas, la taille standard supérieure la plus proche est Ø 1,4 mm. Diamètre du réchauffeur ré = 1,4 mm.

Longueur d'un radiateur je = 30 m.
Poids d'un radiateur m = lμ \u003d 30 0,013 \u003d 0,39 kg.

Examen
Un diamètre de fil de 1,4 mm a été obtenu. Ensuite, la longueur dont nous avons besoin est
l = R / (ρ k) \u003d 24,2 / (0,714 1,025) \u003d 33 m.

β=P/S \u003d 2000 / (3,14 3000 0,14) \u003d 1,52 W / cm 2, il ne dépasse pas la valeur autorisée.

Résultats
Pour trois appareils de chauffage connectés selon le schéma "STAR", vous aurez besoin
je \u003d 3 30 \u003d 90 m de fil, qui est
m \u003d 3 0,39 \u003d 1,2 kg.

Type de connexion "TRIANGLE"(voir fig. 3)

Dans ce cas, la taille standard supérieure la plus proche est Ø 0,95 mm. Diamètre du réchauffeur ré = 0,95 mm.

Longueur d'un radiateur je = 43 mètres.
Poids d'un radiateur m = lμ \u003d 43 0,006 \u003d 0,258 kg.

Examen
Un diamètre de fil de 0,95 mm a été obtenu. Ensuite, la longueur dont nous avons besoin est
l = R / (ρ k) \u003d 72,2 / (1,55 1,025) \u003d 45 mètres.

Cette valeur coïncide presque avec la valeur obtenue à la suite d'un autre calcul.

La puissance de surface sera β=P/S \u003d 2000 / (3,14 4300 0,095) \u003d 1,56 W / cm 2, il ne dépasse pas la valeur autorisée.

Résultats
Pour trois appareils de chauffage connectés selon le schéma "TRIANGLE", vous aurez besoin
je \u003d 3 43 \u003d 129 m de fil, qui est
m \u003d 3 0,258 \u003d 0,8 kg.

Si nous comparons les 2 options discutées ci-dessus pour connecter des radiateurs à un réseau de courant triphasé, nous pouvons voir que "STAR" nécessite un fil de plus grand diamètre que "TRIANGLE" (1,4 mm vs 0,95 mm) afin d'atteindre une puissance de four donnée de 6 kW. Où la longueur requise du fil nichrome lorsqu'il est connecté selon le schéma "STAR" est inférieure à la longueur du fil lors de la connexion du type "TRIANGLE"(90 m contre 129 m), et la masse requise, au contraire, est plus (1,2 kg contre 0,8 kg).

Calcul en spirale

Pendant le fonctionnement, la tâche principale consiste à placer le réchauffeur de la longueur estimée dans l'espace limité du four. Le fil de nichrome et féchral est enroulé sous forme de spirales ou plié sous forme de zigzags, le ruban est plié sous forme de zigzags, ce qui vous permet d'insérer plus de matériau (sur la longueur) dans la chambre de travail. L'option la plus courante est la spirale.

Le rapport entre le pas de la spirale et son diamètre et le diamètre du fil est choisi de manière à faciliter la mise en place des éléments chauffants dans le four, à assurer leur rigidité suffisante, au maximum mesure possibleéliminer la surchauffe locale des spires de la spirale elle-même et en même temps ne pas entraver le transfert de chaleur de celles-ci vers les produits.

Plus le diamètre de la spirale est grand et plus son pas est petit, plus il est facile de placer des appareils de chauffage dans le four, mais avec une augmentation du diamètre, la résistance de la spirale diminue et la tendance de ses spires à se coucher au-dessus de chacune autres augmentations. D'autre part, avec une augmentation de la fréquence d'enroulement, l'effet de blindage de la partie de ses spires faisant face aux produits sur le reste augmente et, par conséquent, l'utilisation de sa surface se détériore, et une surchauffe locale peut également se produire.

La pratique a établi des rapports bien définis et recommandés entre le diamètre du fil ( ré ), marcher ( t ) et le diamètre de la spirale ( ré ) pour fil Ø 3 à 7 mm. Ces ratios sont les suivants : t ≥ 2d et ré = (7÷10) ré pour le nichrome et ré = (4÷6) ré - pour les alliages fer-chrome-aluminium moins durables, tels que le fechral, ​​​​etc. Pour plus fils fins attitude ré et ré , aussi bien que t prennent généralement plus.

Conclusion

L'article traite de divers aspects liés à calcul des réchauffeurs de fours électriques- matériaux, exemples de calcul avec les données de référence nécessaires, références aux normes, illustrations.

Dans les exemples, les méthodes de calcul uniquement chauffe-fils. En plus du fil d'alliages de précision, le ruban peut également être utilisé pour la fabrication d'appareils de chauffage.

Le calcul des appareils de chauffage ne se limite pas au choix de leurs tailles. Aussi il est nécessaire de déterminer le matériau à partir duquel le radiateur doit être fabriqué, le type de radiateur (fil ou ruban), le type d'emplacement des radiateurs et d'autres caractéristiques. Si le réchauffeur est réalisé sous la forme d'une spirale, il est alors nécessaire de déterminer le nombre de tours et le pas entre eux.

Nous espérons que l'article vous a été utile. Nous autorisons sa diffusion gratuite à condition que le lien vers notre site http://www.site soit maintenu.

Si vous trouvez des inexactitudes, veuillez nous en informer par e-mail [courriel protégé] ou en utilisant le système Orfus en sélectionnant le texte mal orthographié et en appuyant sur Ctrl+Entrée.

Bibliographie

• Diakov V.I. "Calculs typiques pour les équipements électriques".
• Zhukov L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. "Alliages pour appareils de chauffage".
• Sokunov B.A., Grobova L.S. "Installations électrothermiques (fours à résistance électrique)".
• Feldman I.A., Gutman M.B., Rubin G.K., Shadrich N.I. "Calcul et conception de réchauffeurs pour fours à résistance électrique".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Une bobine nichrome est un élément chauffant sous la forme d'un fil enroulé avec une vis pour un placement compact. Le fil est fait de nichrome- alliage de précision dont les composants principaux sont le nickel et le chrome. La composition « classique » de cet alliage est de 80 % de nickel, 20 % de chrome. La composition des noms de ces métaux a formé le nom qui désigne le groupe des alliages chrome-nickel - "nichrome".

Le plus connu marques de nichrome - Х20Н80 et Х15Н60. Le premier d'entre eux est proche des "classiques". Il contient 72 à 73 % de nickel et 20 à 23 % de chrome. Le second est conçu pour réduire le coût et améliorer l'usinabilité du fil. La teneur en nickel et en chrome est réduite - jusqu'à 61% et jusqu'à 18%, respectivement. Mais la quantité de fer est augmentée - 17-29% contre 1,5 dans X20H80.

Sur la base de ces alliages, leurs modifications avec une plus grande capacité de survie et une résistance à l'oxydation à haute température ont été obtenues. Il s'agit des marques Kh20N80-N (-N-VI) et Kh15N60 (-N-VI). Ils sont utilisés pour chauffer des éléments en contact avec l'air. La température de fonctionnement maximale recommandée est de 1100 à 1220 °C

L'utilisation du fil de nichrome

La principale qualité du nichrome est sa haute résistance courant électrique. Il définit la portée de l'alliage. Spirale nichrome il est utilisé en deux qualités - comme élément chauffant ou comme matériau pour résistances électriques circuits électriques.

Utilisé pour les radiateurs spirale électriqueà partir des alliages Kh20N80-N et Kh15N60-N. Exemples d'applications :

• réflecteurs thermiques et radiateurs soufflants domestiques;
• Éléments chauffants pour appareils de chauffage domestiques et chauffage électrique;
• radiateurs pour fours industriels et équipements thermiques.

Alliages Kh15N60-N-VI et Kh20N80-N-VI obtenus sous vide fours à induction, sont utilisés dans les équipements industriels de fiabilité accrue.

Spirale nichrome grades Х15Н60, Х20Н80, Kh20N80-VI diffère en ce que sa résistance électrique change peu avec la température. Les résistances, les connecteurs en sont fabriqués circuits électroniques, parties critiques des appareils à vide.

Comment enrouler une spirale de nichrome

résistif ou bobine de chauffage peut être fait à la maison. Pour ce faire, vous avez besoin d'un fil nichrome d'une marque appropriée et du calcul correct de la longueur requise.

Sur cette page nous verrons Informations d'arrière-plan sur les matériaux utilisés pour la fabrication de radiateurs électriques, ainsi que des exemples de calcul de radiateurs nichromes pour fours électriques.

Matériaux pour radiateurs

Les éléments chauffants sont l'élément le plus important du four et ils doivent répondre à de nombreuses exigences.

• Résistance à la chaleur et résistance à la chaleur. Les fil chauffants doivent avoir une bonne résistance thermique (résistance d'un métal ou alliage à haute température à la corrosion gazeuse) ainsi qu'une résistance thermique.
• Coefficient de résistance à basse température. Ce facteur est important lors du choix d'un matériau. Un faible coefficient indique que même lorsque le matériau est chauffé, sa résistance électrique change très peu. Par exemple, si ce coefficient de température est important, pour allumer le four à froid, il est nécessaire d'utiliser des transformateurs à minimum de tension au moment initial.
• Haute résistivité électrique. Cette caractéristique doit avoir un réchauffeur dans un four électrique. Plus la valeur de résistance est élevée, plus le matériau peut chauffer et plus la longueur nécessaire est courte. Plus le diamètre du fil chauffant est grand, plus sa durée de vie est longue. Les matériaux à très haute résistance électrique sont les alliages de précision nickel-chrome et, et.
• Bonnes propriétés technologiques. Les matériaux doivent avoir une bonne ductilité, soudabilité, puisqu'ils servent à fabriquer : fils, rubans, éléments chauffants de forme complexe.
• propriétés physiques permanentes. Ni l'un ni l'autre ne devrait changer à des températures élevées, pendant de longues périodes.

Nichrome et Fechral, ​​qui ont une résistance électrique élevée, sont les mieux adaptés à la production de radiateurs électriques pour fours électriques. Pour plus d'informations sur les grades et leurs propriétés, voir GOST 10994-74.

Nuances de nichrome adaptées à la fabrication d'appareils de chauffage :

Nuances Fechral adaptées à la fabrication d'appareils de chauffage : .

Aussi, alliages fer-chrome-nickel : Kh27N70YuZ, Kh15N60Yu3.

Tous ces alliages présentent les caractéristiques décrites ci-dessus. Par exemple, une haute résistance à la chaleur est assurée par le film formé sur la surface d'oxyde de chrome.

Comparez Nichrome et Fechral

Avantages du nichrome :

• Excellentes propriétés mécaniques à toutes les températures;
• résistance au fluage;
• Plastique et bien traité ;
• Possède une excellente soudabilité ;
• ne vieillit pas;
• non magnétique.

Avantages de fechral:

• a plus bas prix que le nichrome, puisqu'il n'y a pas de nickel cher dans sa composition ;
• Fechral Kh23Yu5T a une meilleure résistance à la chaleur que le nichrome. Le fil Fechral de 6 mm d'épaisseur peut fonctionner à 1400 °C.

Inconvénients du nichrome :

• Plus cher que Fechral, ​​car le composant principal du Nickel a un coût élevé ;
• La température de fonctionnement est inférieure à celle de Fechral.

Inconvénients féchraux :

• l'alliage est plus cassant, notamment à des températures de l'ordre de 1000°C et plus ;
• Faible résistance au fluage ;
• l'alliage est magnétique, car il contient du fer. Fechral rouille également dans un environnement humide.
• Interagit avec les oxydes de fer et le revêtement en argile réfractaire ;
• Les réchauffeurs Fechral s'allongent pendant le fonctionnement.

Il existe également des alliages Kh27N70YUZ et Kh15N60Yu3 qui contiennent 3% d'aluminium. Cet élément améliore la résistance thermique des alliages. Ces alliages n'agissent pas avec les oxydes de fer et avec l'argile réfractaire. Ils ne sont pas cassants, durables et bien traités. La température maximale de fonctionnement est de 1200 °C.

Les réchauffeurs sont également fabriqués à partir de métaux réfractaires ou de non-métaux (charbon, disiliciure de molybdène, graphite, carborundum). Le disiliciure de molybdène et le carborundum sont utilisés pour les éléments chauffants des fours à haute température. Les réchauffeurs en graphite et en carbone sont utilisés dans les fours à atmosphère protectrice.

Les métaux réfractaires souvent utilisés sont le tantale, le molybdène, le niobium, le tungstène. Dans les fours à atmosphère protectrice, ainsi que dans les fours sous vide à haute température, le tungstène et le molybdène sont utilisés. Les réchauffeurs au molybdène sont utilisés sous vide jusqu'à 1700°C et sous atmosphère protectrice jusqu'à 2200°C. Cette caractéristique est que le molybdène commence à s'évaporer à une température de 1700°C (sous vide). Les radiateurs au tungstène sont capables de travailler là-dessus. jusqu'à 3000 °С. Très rarement, le niobium et le tantale sont utilisés pour la production d'appareils de chauffage.

Calcul des appareils de chauffage pour les fours électriques

Lors du calcul des appareils de chauffage pour fours électriques, les données initiales suivantes sont prises en compte:

• le volume de l'espace de travail du four;
• puissance de chauffage ;
• température maximale (nécessaire à la mise en œuvre du procédé technologique : trempe, revenu, frittage).

Important: En l'absence de données sur la puissance du four, elle est alors calculée selon la règle empirique. Vous devez connaître: la longueur et le diamètre du fil, ou la longueur et la section transversale de la bande, de l'élément chauffant.

Nous considérerons l'un des alliages les plus populaires pour la production d'appareils de chauffage - le nichrome X20H80.

Calcul simple de la longueur et du diamètre du fil chauffant pour une puissance de four spécifique. Avec une petite particularité.

Exemple. Fil de nichrome Х20Н80.

Donnée initiale:

• Puissance de l'appareil P = 1,5 kW = 1500 W.
• La température maximale à laquelle le radiateur sera chauffé est de 900 °C.
• Tension U = 220 V.

1. La force actuelle est définie comme suit :

1. La résistance de chauffage est définie comme suit :

1. L'intensité du courant joue un moment clé lors du choix du diamètre du fil d'un radiateur nichrome. Selon le tableau ci-dessous, nous sélectionnons le diamètre requis. Dans notre exemple, Intensité du courant = 6,8181 A et température du réchauffeur = 900 ° C, le diamètre du fil sera alors égal à - d = 0,55 mm et, par conséquent, la section transversale - S = 0,238 mm2.

Nous avons obtenu de telles valeurs parce que le fil est choisi de telle sorte qu'il ait une intensité de courant admissible. Ce qui est à son tour inférieur à la force actuelle calculée. C'est-à-dire que nous choisissons le fil nichrome avec le plus proche plus grande valeur courant admissible.

Noter:

À condition que le réchauffeur nichrome soit situé à l'intérieur du liquide chauffant, l'intensité du courant admissible est augmentée de 10 à 50%.

Si l'élément chauffant est en position fermée, le courant admissible est réduit de 20 % pour les fils épais et de 50 % pour les fils fins.

1. Détermination de la longueur du fil.

R - résistance électrique, Ohm,

p est la résistance électrique spécifique du matériau, Ohm mm2/m,

l - longueur de l'élément chauffant, m,

S est la section transversale, mm2.

Sur la base de la formule ci-dessus, nous obtenons que la longueur du réchauffeur est calculée comme suit :

Dans l'exemple, le diamètre de fil d = 0,55 mm a été utilisé.

La valeur nominale de la résistivité électrique du fil X20H80 est tirée du tableau 2, conformément à GOST 12766.1-90, et a une valeur de ρ = 1,1 Ohm mm2/m.

Le résultat des calculs a montré que dans les conditions :

puissance de l'appareil P = 1,5 kW = 1500 W ;

température de chauffe 900 °C ;

du fil nichrome est nécessaire avec une noue : 6,91 m, et un diamètre de 0,55 mm.

Tableau 2

Calcul détaillé de la longueur, ainsi que du diamètre du fil nichrome pour les éléments chauffants d'un four particulier.

Voici un calcul complexe qui prend en compte : des paramètres supplémentaires des radiateurs, diverses possibilités leur raccordement à un réseau triphasé.

Le calcul est effectué en fonction du volume interne du four.

1. Le volume de la chambre est calculé par la formule bien connue :

Prenons par exemple :

• hauteur h = 490 mm,
• largeur de chambre d = 350 mm,
• profondeur de chambre l = 350 mm.

Le volume sera :

1. La puissance du four est calculée selon la règle empirique: les fours électriques d'un volume de 10 à 50 litres ont une puissance spécifique d'environ 100 W / l, les fours d'un volume de 100 à 500 litres - respectivement, une puissance de 50 à 70W/l..

Dans notre exemple, la puissance spécifique du four sera de - 100 W/l.

Sur cette base, la puissance du radiateur nichrome devrait être:

Important!

Les appareils de chauffage d'une puissance de 5 à 10 kW sont fabriqués en monophasé. Avec une puissance supérieure à 10 kW, les réchauffeurs sont réalisés en triphasé.

1. L'intensité du courant qui traverse le radiateur est calculée par :

P est la puissance du radiateur nichrome,

U est la tension.

La résistance de l'appareil de chauffage est calculée par la formule :

Si le réchauffeur est connecté à une phase, alors U \u003d 220 V, s'il est connecté à triphasé, alors U \u003d 220 V sera entre zéro et toute autre phase, ou U \u003d 380 V sera entre deux étapes.

Courant monophasé (réseau domestique)

est le courant sur le fil chauffant.

est la résistance du réchauffeur du four.

Avec une connexion triphasée, la charge passe uniformément sur trois phases, c'est-à-dire divisez 6 par 3 et vous obtenez 2 kW pour chaque phase. Il en découle que nous avons besoin de 3 radiateurs de 2 kW chacun.

Il existe deux façons de connecter trois radiateurs à la fois. "TRIANGLE" et "ÉTOILE".

Connexion "STAR" signifie la connexion de chaque réchauffeur entre le zéro et sa phase (Fig. 2). Dans ce cas, la tension U = 220 V.

Force actuelle :

La résistance:

Riz. 1 Connexion "STAR" dans un réseau triphasé

La connexion "TRIANGLE" implique l'emplacement du réchauffeur entre deux phases (Fig. 3). Il en résulte que la tension U = 380 V.

Force actuelle :

La résistance:

Riz. 2 Connexion "TRIANGLE" dans un réseau triphasé

1. Après avoir déterminé la résistance du radiateur nichrome, vous devez calculer son diamètre et sa longueur.

Il faut aussi analyser la puissance surfacique spécifique du fil (la puissance qui se dégage de 1 cm2 de surface). Cette puissance dépend de la conception du réchauffeur lui-même et de la température du matériau chauffé.

Avec un branchement monophasé, pour 60 l. résistance du four : R = 8,06 ohms.

Nous prenons le fil X20H80 d'un diamètre de d \u003d 1 mm.

Pour obtenir notre résistance, nous devons calculer la longueur:

ρ est la valeur nominale de la résistance électrique d'un fil de 1 mètre de long selon GOST 12766.1-90, (Ohm/m).

Le morceau de fil de nichrome souhaité aura une masse :

μ est la masse de 1 mètre de fil de nichrome.

La surface du fil de longueur l=5,7 mètres, est calculée par la formule :

l est la longueur en centimètres.

d est le diamètre en centimètres.

Selon les calculs, nous avons obtenu que la surface du fil - 179 cm2 émet 6 kW. Ainsi, 1 cm2 de surface de fil libère de la puissance :

β est la puissance surfacique du fil chauffant.

Dans cet exemple, nous avons obtenu trop de puissance de surface du fil, à cause de quoi le réchauffeur fondra simplement lorsqu'il est chauffé à une température telle qu'il est nécessaire pour obtenir une puissance de surface. Cette température sera certainement supérieure au point de fusion du nichrome. Cet exemple de calcul montre le mauvais choix du diamètre du fil chauffant pour la fabrication de l'élément chauffant.

Chaque matériau a sa propre valeur admissible de puissance de surface en fonction de la température. La valeur est tirée des tables.

Les fours à haute température (700 - 800 °C) ont une puissance surfacique admissible, (W/m2), qui est calculée par la formule :

βeff - puissance surfacique en fonction de la température du milieu récepteur de chaleur, (W / m2).

α est le coefficient d'efficacité du rayonnement.

Languette. quatre

Le four à basse température (200 - 300 °C) a une puissance de surface admissible (4 - 6) × 104 W/m2.

Supposons que la température de notre appareil de chauffage soit de 1 000 °C et que nous devions chauffer la pièce conditionnelle à 700 °C. Puis à partir du tableau. 3 est pris

βeff = 8,05 W/cm2,

et calculez :

1. Ensuite, vous devez calculer le diamètre du fil chauffant ou l'épaisseur et la largeur du ruban chauffant, et bien sûr la longueur du radiateur.

Le diamètre est déterminé par la formule :

d est le diamètre, m;

U est la tension aux extrémités de l'élément chauffant, V ;

P est la puissance, W ;

βad — puissance surfacique admissible, W/m2.

ρt est la résistivité du matériau à une certaine température, Ohm m ;

ρ20 est la résistance électrique spécifique du matériau à une température de 20 °C, Ohm m.

k - Facteur de correction utilisé pour calculer la variation de la résistance électrique en fonction de la température.

La longueur du fil nichrome est déterminée comme suit :

l - longueur, m.

Résistivité électrique Х20Н80 –

Courant monophasé (réseau domestique)

En regardant les calculs précédents, il est apparu clairement que pour un four de 60 litres connecté à un réseau monophasé :

U = 220 V, P = 6000 W, puissance surfacique admissible βadd = 1,6 × 104 W/m2. En remplaçant ces nombres dans la formule, nous obtenons l'épaisseur du fil.

Cette épaisseur est arrondie à la taille standard la plus proche, qui se trouve dans la plaque 8 selon GOST 12766.1-90.

Annexe 2, Tab. huit.

Dans notre exemple, le diamètre du fil de la formule est arrondi à d = 2,8 mm.

Le radiateur aura cette longueur

Pour notre exemple, un câble d'une longueur de l = 43 m est nécessaire.

Parfois, vous devez également connaître la masse de tous les fils dont vous avez besoin.

Il existe une formule pour cela :

m est la masse du morceau de fil dont nous avons besoin, kg;

l - longueur, m.

μ est la gravité spécifique (1 m de fil), kg/m ;

Le calcul a montré que notre fil nichrome aura une masse m = 43 × 0,052 = 2,3 kg.

Notre exemple de calcul vous permet de déterminer le diamètre de fil minimum requis pour le réchauffeur sous certaines conditions. Cette méthode est la plus économique et optimale. Bien sûr, vous pouvez utiliser du fil de plus gros diamètre, mais sa quantité augmentera certainement alors.

Examen

Le calcul du fil nichrome peut être vérifié.

Nous avons obtenu le diamètre du fil d = 2,8 mm. La longueur se calcule ainsi :

l est la longueur, m;

ρ est la valeur nominale de la résistance électrique d'un fil de 1 m de long, Ohm/m.

R est la résistance, Ohm ;

k est le facteur de correction de la résistance électrique en fonction de la température ;

Le calcul a montré que la longueur de fil obtenue coïncide avec la longueur obtenue dans un autre calcul.

Pour vérifier la puissance de surface, et comparer avec la puissance admissible. Conformément au paragraphe 4.

et ne dépasse pas le βadd= 1,6 W/cm2 admissible.

Résultat

Dans notre exemple, nous avons besoin de 43 mètres de fil nichrome X20H80 de diamètre d = 2,8 mm. Poids du fil - 2,3 kg.

Courant triphasé (réseau commercial)

Nous trouvons la longueur et le diamètre du fil, ce qui est nécessaire à la production de radiateurs.

Raccordement à un courant triphasé selon le type "STAR".

Nous avons 3 radiateurs, dont chacun a besoin d'une puissance de 2 kW.

On trouve la longueur, le diamètre et la masse d'un seul réchauffeur.

La plus grande taille standard la plus proche d = 1,4 mm.

Longueur, l = 30 mètres.

Poids de l'appareil de chauffage

Vérification

Avec un diamètre de fil nichrome d = 1,4 mm, on calcule la longueur

La longueur est presque la même que le calcul ci-dessus.

La puissance de surface du fil est

Comptage total

Nous avons trois appareils de chauffage identiques connectés selon le type "STAR", et pour eux, vous avez besoin de :

l \u003d 30 × 3 \u003d 90 mètres de fil pesant m \u003d 0,39 × 3 \u003d 1,2 kg.

Raccordement à un courant triphasé selon le type "TRIANGLE". (Fig. 3)

En comparant notre valeur obtenue, le grand le plus proche taille standard, d = 0,95 mm.

Un appareil de chauffage aura une longueur, l = 43 mètres.

Poids de l'appareil de chauffage

Vérification du calcul

Avec un diamètre de fil d = 0,95 mm, on calcule la longueur du fil :

Les valeurs le long de la longueur du fil coïncident pratiquement dans les deux calculs.

La puissance de surface sera :

et ne dépasse pas la limite.

Résumer

En connectant trois appareils de chauffage selon le schéma «TRIANGLE», vous avez besoin de:

l \u003d 43 × 3 \u003d 129 mètres de fil, pesant

m \u003d 0,258 × 3 \u003d 0,8 kg.

En résumant pour les deux types de connexion "STAR" et "DELTA" à trois phases, nous obtenons des données intéressantes.

Pour le "STAR", vous avez besoin d'un fil d'un diamètre de d \u003d 1,4 mm, et pour le "TRIANGLE" de diamètre d \u003d 0,95 mm,

La longueur du fil pour le schéma "STAR" sera de 90 mètres avec une masse de 1,2 kg, et pour le schéma "TRIANGLE" de 129 mètres avec une masse de 0,8 kg, soit 800 gr.

Pour le fonctionnement du fil nichrome, il est enroulé en spirale. Le diamètre de la spirale est pris égal à :

pour les alliages nickel-chrome.

- pour chrome-aluminium.

D est le diamètre de la spirale, mm.

d est le diamètre du fil, mm.

Pour éliminer la surchauffe, la spirale est étirée à un point tel que la distance entre les spires est 1,5 à 2 fois supérieure au diamètre du fil nichrome lui-même.

Nous avons examiné des informations sur les radiateurs électriques, des exemples de calcul de radiateurs à fil pour les fours électriques.

Il convient également de rappeler qu'en plus du fil, le ruban peut également être utilisé comme élément chauffant. En plus de choisir la taille du fil, il convient de prendre en compte le matériau, le type et l'emplacement du réchauffeur.

Il existe plusieurs types de chauffage tandoor. Aujourd'hui, la méthode électrique se généralise, car elle ne nécessite pas l'achat de combustible, n'émet pas de produits de combustion et facilite l'utilisation du poêle.

Effondrement

L'appareil est chauffé par chauffage des spirales et transfert de chaleur uniforme ultérieur. L'article traite en détail des caractéristiques de la spirale tandoor. Ces informations vous aideront à choisir et à installer correctement l'élément chauffant sur le poêle.

Qu'est-ce qu'une spirale tandoor ?

La spirale est un élément important du tandoor, sans elle l'appareil ne fonctionnera pas. Se réchauffe assez rapidement. Permet de maintenir la température requise longue durée, ce qui est particulièrement important si vous devez cuisiner sur la cuisinière toute la journée.

A quoi ressemble une spirale ?

L'élément chauffant est constitué d'un fil à haute résistivité au courant électrique. La longueur du fil est suffisamment grande, par conséquent, pour plus de commodité, il est torsadé à tour de rôle. Les spirales peuvent se présenter sous la forme de cylindres ou de bobines plates, équipées de fils de contact. Les éléments chauffants sont fixés au four sur des bases en céramique ou en métal avec des inserts ou des isolants spéciaux résistants à la chaleur.

Nomination de la spirale

La fonction principale du serpentin tandoor est de chauffer puis de répartir uniformément la chaleur. Pour ce faire, l'élément doit avoir les qualités suivantes :

• Résistance à la chaleur (ne s'effondre pas à haute température dans les tandoors).
• Haute résistance au courant (la vitesse de chauffage, la température résultante et la durée de vie de l'élément en dépendent).
• Constance des propriétés (ne change pas en fonction des conditions environnementales, de la durée de fonctionnement).

Sortes

Les matériaux les plus pratiques pour chauffer les pièces sont les composés de nichrome et de fechral. Considérons brièvement leurs caractéristiques.

Nichrome

Les bobines de nichrome sont fabriquées à partir de Cr+Ni. Cet alliage vous permet d'obtenir un chauffage de l'appareil jusqu'à 1200 degrés. Diffère en kripoustoychivost, résistance à l'oxydation. Moins - un régime de température plus bas par rapport aux alliages fechral.

Le prix des produits nichromes est démocratique. Par exemple, la marque Х20Н80(20% chrome, 80% nickel) adapté à une tension standard de 220 volts coûtera 150-170 roubles. par mètre.

Féchral

Fechral est une combinaison chrome, fer, aluminium et titane. Le matériel est différent bonne performance résistance actuelle. Il a une résistance à la chaleur accrue: le point de fusion maximal des spirales faites de ce matériau atteint 1500 degrés.

Spirale féchrale

Les types

Lors du choix d'un appareil de chauffage, il est important de faire attention non seulement au matériau, mais également au type de produit : une bobine tandoor pour 220 ou 380 volts présente quelques différences.

220 V est la tension standard pour les réseaux électriques domestiques (c'est-à-dire pour le raccordement aux prises ordinaires dans les appartements et chalets). Il peut également être utilisé dans les petits restaurants à faible productivité. Selon les règles de sécurité, les spirales d'une puissance de 3,5 à 7 kilowatts sont connectées à 220 volts.

Un tandoor puissant n'est pas connecté à un réseau électrique grand public standard. Cela entraînera l'épuisement et le court-circuit de l'élément chauffant. Nécessite une connexion à une alimentation industrielle triphasée de 380 volts. La puissance de chaque spirale dans le tandoor s'élève dans ce cas à 12 kilowatts. Exigences particulières pour les fils utilisés dans les éléments chauffants : ils doivent avoir une section d'au moins 4 mm.

Comment choisir la bonne spirale ?

Les dimensions du fil utilisé pour créer des radiateurs sont déterminées par la puissance du tandoor, la tension du secteur et la chaleur que le poêle doit dégager. Tout d'abord, vous devez déterminer la force actuelle à l'aide de la formule : Je = P:U

• P est la puissance technique du four.
• U - tension dans le secteur.

Par exemple, pour un poêle de 800 watts et une tension secteur de 220 volts, l'amplitude du courant électrique sera de 3,6 ampères. Après cela, en fonction des paramètres spécifiés (température et intensité du courant électrique), les dimensions de fil appropriées sont recherchées dans un tableau spécial.

La longueur du fil pour la spirale est calculée par la formule l=RхS:ρ. Par exemple, avec une résistance de 61 ohms, une section de 0,2 mètre carré. mm et une résistance de 1,1 nécessite une spirale en fil de 5,3 mètres de long.

Travaux d'installation

Les spécialistes de l'installation d'éléments chauffants dans le four prennent environ 2300 à 3000 roubles. Si vous voulez économiser de l'argent et installer vous-même une spirale dans le tandoor, voici quelques conseils importants :

• Il n'est pas nécessaire de placer l'élément chauffant verticalement. Le fil chaud est mou et peut se plier sous l'effet de la gravité. Il est préférable de le poser horizontalement.
• Il n'est pas recommandé d'installer le radiateur à proximité de la brique calorifuge - le risque de surchauffe augmente. Un petit "coussin d'air" est réalisé entre les parois du four et le fil
• Lors de l'installation, il est nécessaire d'étirer la spirale de sorte que toutes les spires soient à une petite distance les unes des autres (les experts conseillent que la distance entre les anneaux soit 1,5 à 2 fois supérieure au diamètre du fil).

Option alternative: un élément chauffant (un radiateur électrique tubulaire avec une spirale de fil à l'intérieur) est installé au bas du tandoor. C'est une option pratique et sûre. Mais comme le montre la pratique, le réchauffement de l'élément chauffant Ralentissez que dans le cas d'une hélice ouverte.

Les photographies ci-dessous montrent plusieurs types d'installation en spirale :

Exemple d'installation en spirale

Autrement

TEN au lieu d'une spirale

Conclusion

Corriger et travail en toute sécurité le tandoor en dépend élément important comme une spirale. Lors de l'achat d'un four fini ou de la fabrication d'un appareil de vos propres mains, il est important de choisir matériel approprié, type, taille des appareils de chauffage. Si vous n'avez pas confiance en vos capacités et vos connaissances, il est préférable de confier le choix et l'installation des spirales en mousse à des spécialistes.

←Article précédent Article suivant →