Нагреватели. Методика и примеры расчета

Множество вопросов возникает при необходимости отремонтировать или сделать самостоятельно нагреватель для электрической печи. Для решения этого вопроса необходимо учесть большое число параметров, таких как силу тока, проходящую сквозь нагреватель, режим рабочих температур, тип электрической сети. В следующей статье мы поможем разобраться в справочных материалах и методиках расчета при самостоятельном изготовлении нагревательного элемента.

Выбор материала для нагревателя

Нагревательный элемент является главной деталью электропечи, потому что именно он производит нагревание и определяет жизнеспоспособность установки. Это стало причиной возникновения целого ряда требований, которым он должен соответствовать:

1.Высокие показатели окалиностойкости и жаропрочности. Не стоит путать эти характеристики. Жаропрочностью называют прочность материала при высоких температурах. Жаростойкость же является показателем сопротивления материалов к газовой коррозии при экстремально высоких температурных показателях.

2.Высокое удельное электрическое сопротивление. Логика здесь простая — чем выше значения сопротивления материала, тем больше он нагреется. Из чего следует, что материал с низким сопротивлением потребует нагревателя большей протяженности и меньшей площади сечения. Также стоит помнить о том, что с увеличением диаметра проволоки, увеличивается и его срок службы. Наибольшими показателями электрического сопротивления обладают хромоникелевые (нихромы) и железохромоалюминиевые сплавы (фехрали).

3.Низкий температурный коэффициент сопротивления. Изменение температуры не должно приводить к значительным изменениям электрического сопротивления материала. В противных случаях потребуется установка трансформатора.

4.Постоянные физические свойства материала. В случае изменения физических свойств металлов или сплавов с течением времени значительно усложняются условия их эксплуатации.

5.Металлические материалы должны быть пластичными и легко подвергаться сварке, при изготовлении проволоки или ленты, из которых в последствии будет изготовлен нагревательный элемент более сложной конфигурации. Для формовки неметаллических нагревателей, как правило, используется пресс.

Для производства нагревательных элементов электрических печей максимально подходят прецизионные сплавы на базе Cr, Ni, Fe и Al. Они будут обладать отличными характеристиками жаропрочности и жаростойкости, и как следствие могут эксплуатироваться при более высокой температуре. Отличная жаропрочность является следствием возникновения защитной пленки из оксида хрома, образующейся на поверхности материала. Температура ее плавления выше максимально допустимой температуы нагревания сплава, при этом она не  трескается при высоких перепадах температуры.