Современная техника ставит серьезные требования к показателям соответствия ее составных материалов реальным условиям работы. Одним из высокотехнологичных сплавов является нихром. Проволока и приборы, содержащие ее, отличаются стойкостью к агрессивным обстоятельствам функционирования.
История открытия
Сплав представляет собой соединение никеля с хромом, с вариациями добавления железа, марганца, алюминия, силиция.
Изначально имел два пути зарождения. Корни лежат в научных исследованиях относительно и модификации их свойств. Ni и Cr - составляющие высококачественных коррозионностойких и жаропрочных сталей.
Как двухкомпонентный сплав из никеля и хрома, он был открыт в 1906 году в США. Сегодня применяются его различные модификации, в том числе трехкомпонентные на основе железа.
Основные свойства
Материалом для современной нагревательной техники бытового и промышленного назначения является, несомненно, проволока нихром. Свойства ее соответствуют наивысшим технологическим требованиям.
- Удельное электрическое сопротивление: в пределах 1100-1400 Ом*м.
- Температура плавления - около 1400˚С, что позволяет функционировать при 800-1100˚С. Предельно допустимое значение для работы зависит от состава. Так, содержание железа снижает ее до 850-900˚С, для чистого двухкомпонентного она равна 1100˚С.
- Плотность: 8000-8500 кг/м 3 .
- Высокая прочность (σ в =650-700 МПа); показатели сохраняются в условиях кислотной агрессивной среды и значительных температур.
- Хорошая пластичность вместе с показательной твердостью позволяет производить прокатывание и волочение.
Отличительные характеристики
Среди наиболее востребованной электротехнической продукции на рынке - проволока нихром. этого компонента электронагревательной техники исключительно высоко, что позволяет иметь широкий спрос.
Важной особенностью металла является стойкость его к высокотемпературному окислению в нормальных и агрессивных условиях. Ключевую роль тут играет хром. Элемент образовывает на поверхности соответствующую оксидную пленку, которая осуществляет защитную функцию. Она же отвечает за соответствующий темный цвет материала, который сменяется характерным бело-серым при механическом снятии окисленного слоя.
Стоит отметить, что непосредственный контакт с кислотами все же разрушает его, даже более, чем коррозионностойкий вольфрам.
Двухкомпонентный сплав не имеет магнитных характеристик. Они возникают для многокомпонентных его модификаций, однако имеют ослабленные показатели.
Нихромовая проволока отличается жесткостью, не поддается простому силовому влиянию.
Систематизируем информацию о том, как определить проволоку нихром, преимущественно, как отличить ее от внешне похожих материалов:
- Белый цвет нового металла, темный - ранее проработанного.
- Отрицательная или минимальная магнитность.
- Жесткость.
- Разрушение под действием кислот, устойчивость к окислению под влиянием высоких температур.
Марочная номенклатура
Существующие марки отличаются по составу, представляют ассортимент сплава нихром. Проволока имеет широкое использование, которое определяется индивидуальными свойствами каждого.
- 1 группа - резисторный материал: Х20Н80, Х20Н73ЮМ-ВИ, Н80ХЮД-ВИ, Х15Н60.
- 2 группа - металл для нагревательных элементов бытового и промышленного назначения с повышенными характеристиками жаропрочности: Х20Н80-Н-ВИ, Х15Н60-Н, ХН70Ю-Н, Х20Н80-Н, ХН20ЮС.
- 3 группа - для работы при температурах до 900˚С: Н50К10, Х25Н20.
При этом диаметр проволоки нихрома первой группы составляет 0,009-0,4 мм, а для второй - 0,2-7,5 мм.
«Сородичами» являются канталы или фехрали - сплавы хрома, алюминия и железа. Они характеризуются также высоким электрическим сопротивлением, стойкостью к жару в пределах 1250-1400˚С, однако меньшей надежностью, хотя и невысокой стоимостью (Х23Ю5, Х13Ю4, Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5).
Расшифровка марок
Свойства и назначение продукции из нихрома определяются ее химическим составом. Рассмотрим основные из них.
- Х20Н73ЮМ-ВИ: хром - 20%, никель - 73%, алюминий - 3%, молибден - 1,5%, марганец - до 0,3%, титан - до 0,05%, железо - 2%, углерод - до 0,05%; выплавлен с помощью вакуумно-индукционного метода;
- ХН70Ю-Н: Cr - 27%, Ni - 70%, Al - 3%, Mn - до 0,3%, Cs - до 0,03%, Ba - до 0,1%, Fe - до 1,5%, C - до 0,1%; предназначен для электронагревательных элементов;
- ХН20ЮС: Cr - 20%, Ni - 20%, Al - 1 %, Zn - до 0,2%, Ca - до 0,1%, Si - 2,5%, Fe - 50%, C - до 0,08% - для нагревателей промышленных печей.
Виды продукции
Выбор любого сплава, который характеризуется качественными технологическими и механическими характеристиками, должен быть обоснованным и регламентированным. Особенно когда речь идет о высокой стоимости. Таким высокотехнологичным и дорогостоящим материалом является проволока нихром. Гост 8803-89, 12766.1-90, 12766.3-90, 12766.4-90 определяет требования, особенности маркировки и применения. В соответствии со стандартами и в зависимости от типажа, металл представлен в продаже в виде проволоки или лент, выбор которых зависит от диаметра, сечения, длины, особенностей использования.
Соответственный прокат является исходным для промышленного изготовления ленточных зигзагов, проволочных спиралей.
Технические параметры
При выборе продукции из нихрома важно учитывать следующие особенности:
- номинальное удельное сопротивление;
- диаметр, сечение и вес;
- фактическое сопротивление и рабочие температурные границы в зависимости от физических параметров.
Номинальные значения основной параметрической характеристики определяются ГОСТом и зависят от марки и состава.
Диаметр проволоки-нихрома определяет ее сечение, вес мотка и соответственное объективное сопротивление.
Таким образом, вес проволоки (нихром) на 100 метров продукции прямо пропорционален ее размерам, а диаметр и площадь сечения - обратно пропорциональны фактическому сопротивлению.
Рабочая температура зависит не только от химического состава, но и от параметрических характеристик.
Марка | Рабочая температура, ˚С |
|||
диаметр продукции, мм |
||||
Диаметр проволоки, изготавливаемой производителями, представляется в пределах 0,05-12 мм, а ленты - 0,15-3,2 мм.
Применение
Качество всегда оправдывает стоимость. То же касается и сплава нихром. Проволока и ленты из этого материала имеют широкое использование в тех сферах, где любые другие металлы не смогли бы их заменить. Высокое стойкость к окислению, качественные механические характеристики, в том числе для агрессивных сред, высокотемпературные условия работы - все это позволяет использовать его в различных сферах.
В промышленности:
- Термопары металлургических электронагревательных печей.
- Конструкционные элементы для индукционного металлоплавильного оборудования.
- Промышленные вентиляционные сушки.
- Детали котлов и теплообменников.
- Электротехническое производство: резисторы и реостаты.
- Некоторые электроды для сварки.
- Одножильные и многожильные электрические провода.
Является основным конструкционным элементом для всех современных бытовых приборов:
- ТЭНы в электрических чайниках, бойлерах, кипятильниках, обогревателях.
- Нагревательные элементы в фенах, плойках, утюгах.
- Автомобильные свечи и системы обогрева.
- Электронные сигареты.
Пожалуй, цена - единственный недостаток материала нихром. Проволока двухкомпонентного типа никель-хром будет более дорогая. Содержание железа и снижение количества никеля, в свою очередь, регламентируют меньшую стоимость, однако не предоставляют тех возможностей, что Х20Н80. Выбор зависит от технических потребностей.
Выбирая продукцию из нихрома, актуально оперировать информацией о химическом составе интересующей марки, ее электропроводности и сопротивлении, физических характеристиках диаметра, сечения, длины. Немаловажно интересоваться документацией соответствия, а также уметь визуально отличить сплав от его «конкурентов». Правильно выбранный материал - залог надежности техники и технологии его задействования.
Это сплав, основными составляющими которого являются никель (55-78%), хром (15-23%), марганец (1,5%) и железо (оставшийся процент). Иногда для его нормализации применяют цирконий. Плавится сплав при температуре 1100-1400°C. Характеризуется нихром удельным сопротивлением, составляющим 1,0-1,1×106 Ом×м, плотностью, значение которой 8,2-8,5 г/см3. Рабочая температура сплава - до 1100 °C. Отличается нихром высокой механической прочностью, значение придела прочности на растяжение составляет 0,65-0,7 ГПа.
Нихром имеет повышенные характеристики жаропрочности, крипоустойчивости, пластичности. Он способен сохранять свою форму. Такие свойства позволяют использовать сплав в установках, на которые будут оказывать воздействие определенные агрессивные среды.
Сплав нашел свое применение в лабораторных и промышленных печах, плитах и паяльниках. Из нихрома изготавливают нагревательные элементы.
Марки нихрома
Наиболее часто применяются две основные марки нихрома: Х20Н80 и Х15Н60. Производятся они в соответствии с требованиями, наведенными в ГОСТ 10994-74 . Наиболее часто используется нихром Х20Н80 в виде проволоки различного диаметра. Цифры, в обозначении марки, указывают на приблизительное процентное содержание основных составляющих сплава: первая - хрома, вторая - никеля. Нихромовый металлопрокат представлен: проволокой, лентой, кругом, листом.
Область применения нихрома
Из нихрома производят нагревательные элементы, которые устанавливаются в промышленные и бытовые электропечи. Из использованием данного сплава изготавливают приборы и аппараты теплового действия. Нихром применяется в производстве. Без использования сплава тяжело изготовить:
- высокотемпературные электропечи;
- печи обжига и сушки;
- электрические аппараты теплового действия;
- электротехнические резистивные элементы;
- нагревательные элементы.
Нихром марки Х20Н80 - это отличный сплав для производства нагревательных элементов электротермического оборудования, к надежности которого предъявляются повышенные требования. Х15Н60 чаще всего применяется для изготовления изделий электротехники и непрецизионных резисторов.
Стоимость нихрома марки Х20Н80 выше, чем Х15Н60. Это объясняется более высоким содержанием в составе сплава такого дорогостоящего металла как никель. Нихром Х20Н80 может заменяться в некоторых случаях сплавами аналогичной специализации, но в тех случаях, когда требуется высокая надежность, отдают предпочтение именно ему.
Нихром — это общее название для сплавов, двумя основными компонентами которых являются хром и никель. Первоначальный вариант сплава содержал в себе 20% хрома и 80% никеля. В настоящее время существует 10 вариантов этого сплава, в каждом из которых разное соотношение дополнительных примесей — алюминия, титана, кремния, молибдена, железа или марганца.
Свойства нихрома напрямую зависят от пропорций основных и дополнительных металлов в сплаве. Самое распространённое изделие из нихрома это проволока, которая широко используется в современной промышленности.
Проволока из нихрома: описание и основные характеристики
Нихромовая проволока представляет собой металлический шнур, который производят разной длинны, толщины (от доли миллиметра до нескольких сантиметров) и сечения: круглого, овального, квадратного или трапециевидного.
Самый распространённый вид сечения — это круглый, так как такая проволока имеет максимальное соотношение площади сечения к своему периметру. Вес изделия напрямую зависит от состава его сплава и диаметра самой .
Нихром имеет редкое сочетание свойств, делающих его просто исключительным сплавом, единственный аналог которого, фехраль, сильно уступает ему по всем показателям.
Жаропрочность данного материала может достигать до 1400 градусов Цельсия (двухкомпонентный сплав). Предельно допустимая температура воздействия зависит от состава сплава. Также данная проволока не изменяет своей формы под воздействием нагрева и не провисает.
Проволока из нихрома обладает высоким сопротивлением электрическому току, а значит этого металла потребуется значительно меньше, чем аналогичного без потери в количестве выделяемого тепла. Следовательно приборы, в которых используется нихромовая проволока, будут иметь меньшие габариты и вес.
Двухкомпонентный сплав не имеет магнитных свойств. Они возникают только при добавлении железа, но имеют очень слабые показатели.
Нихром не подвержен коррозии, устойчив к воздействию агрессивной среды, за счёт чего имеет почти неограниченный срок службы. Проволока из нихрома обладает хорошей пластичностью и отлично формуется, при этом имея высокие показатели прочности и твёрдости, не боится механического воздействия.
Состав сплава металла варьирует показатели этих характеристик. На фото представлены основные варианты намотки нихромовой проволоки.
Использование нихромовой проволоки
Применение нихромовой проволоки очень обширно, что обусловлено её многофункциональностью. В промышленности она используется для создания лабораторного оборудования, узлов сопротивления, резисторов, реостатов, различных нагревательных приборов, электрических печей и печей для обжига и сушки, в сварочных аппаратах. Проволоку с сечением в несколько сантиметров можно применять для изготовления автоматической сварки и даже канатов.
Элементы из нихромовой проволоки есть и во многих бытовых предметах — тостерах, фенах, в системах обогрева стекол и зеркал заднего вида в автомобилях, бытовых обогревателях, вейпах и даже стельках для обуви.
Очень часто данную проволоку используют и для самодельного оборудования — резаков и электролобзиков (по дереву и пенопласту), паяльников и приспособлений для выжигания по дереву, домашних кузнях.
Выбор нихромовой проволоки
Как же выбрать проволоку, необходимую именно для выших нужд? Для разных целей используются ищделия с разным составом сплава, диаметром и сечением, поэтому здесь в первую очередь необходимо ориентироваться на маркировку проволоки.
Маркировка Н указывает на то, что данная проволока используется при изготовлении нагревательных элементов, не превышающих в диаметре 0,2 мм.
Маркировка С указывает на то, что данное изделие подходит для производства элементов сопротивления различных механизмов.
Маркировка ТЭН указывает на применимость данной продукции для производства электронагревателей трубчатого типа.
Также маркировка указывает на рабочие температуры, которые являются максимальными для конкретного сплава и его удельное сопротивление.
Рабочие температуры/Удельное сопротивление:
Х20Н80 до 1200 градусов Цельсия — Х20Н80 — 1.12 Ом*мм/м
Х15Н60 до 1125 градусов Цельсия — Х15Н60 — 1.13 Ом*мм/м
ХН20ЮС до 1100 градусов Цельсия — ХН20ЮС — 1.02 Ом*мм/м
ХН70Ю до 1200 градусов Цельсия — ХН70Ю — 1.30 Ом*мм/м
Выше по тексту указаны показатели для проволоки толщиной более 3-х мм. Чем больше диаметр проволоки, тем больше значение этих показателей.
Обязательно нужно обратить внимание на наличие у производителя технических документов, на основании которых была изготовлена данная проволока – ГОСТ или ТУ. Только эти документы могут гарантировать, что вы приобретаете качественный продукт, характеристики которого будут не ниже заявленных производителем.
Фото нихромовой проволоки
В данной статье приводятся справочные данные о материалах, наиболее распространенных при изготовлении нагревателей электрических печей , а также методика и примеры их расчета (расчета нагревателей электрических печей).
Нагреватели. Материалы для изготовления нагревателей
Непосредственно нагреватель – один из самых важных элементов печи, именно он осуществляет нагрев, имеет наибольшую температуру и определяет работоспособность нагревательной установки в целом. Поэтому нагреватели должны соответствовать ряду требований, которые приведены ниже.Требования к нагревателям
Основные требования к нагревателям (материалам нагревателей):- Нагреватели должны обладать достаточной жаростойкостью (окалиностойкостью) и жаропрочностью. Жаропрочность - механическая прочность при высоких температурах. Жаростойкость - сопротивление металлов и сплавов газовой коррозии при высоких температурах (более подробно свойства жаростойкости и жаропорочности описаны на странице ).
- Нагреватель в электропечи должен быть сделан из материала, обладающего высоким удельным электрическим сопротивлением. Говоря простым языком, чем выше электрическое сопротивление материала, тем сильнее он нагревается. Следовательно, если взять материал с меньшим сопротивлением, то потребуется нагреватель большей длины и с меньшей площадью поперечного сечения. Не всегда в печи может быть размещен достаточно длинный нагреватель. Также стоит учитывать, что, чем больше диаметр проволоки, из которой сделан нагреватель, тем дольше срок его службы . Примерами материалов, обладающих высоким электрическим сопротивлением являются хромоникелевый сплав , , железохромоалюминиевый сплав , которые относятся к прецизионным сплавам с высоким электрическим сопротивлением.
- Малый температурный коэффициент сопротивления является существенным фактором при выборе материала для нагревателя. Это означает, что при изменении температуры электрическое сопротивление материала нагревателя меняется не сильно. Если температурный коэффициент электросопротивления велик, для включения печи в холодном состоянии приходится использовать трансформаторы, дающие в начальный момент пониженное напряжение.
- Физические свойства материалов нагревателей должны быть постоянными. Некоторые материалы, например карборунд, который является неметаллическим нагревателем, с течением времени могут изменять свои физические свойства, в частности электрическое сопротивление, что усложняет условия их эксплуатации. Для стабилизации электрического сопротивления используют трансформаторы с большим количеством ступеней и диапазоном напряжений.
- Металлические материалы должны обладать хорошими технологическими свойствами, а именно: пластичностью и свариваемостью, - чтобы из них можно было изготовить проволоку , ленту , а из ленты - сложные по конфигурации нагревательные элементы. Также нагреватели могут быть изготовлены из неметаллов. Неметаллические нагреватели прессуются или формуются, превращаясь в готовое изделие.
Материалы для изготовления нагревателей
Наиболее подходящими и самыми используемыми в производстве нагревателей для электропечей являются прецизионные сплавы с высоким электрическим сопротивлением . К ним относятся сплавы на основе хрома и никеля (хромоникелевые ), железа, хрома и алюминия (железохромоалюминиевые ). Марки и свойства данных сплавов рассмотрены в «Сплавы прецизионные. Марки» . Представителями хромоникелевых сплавов является марок Х20Н80, Х20Н80-Н (950-1200 °С), Х15Н60, Х15Н60-Н (900-1125 °С), железохромоалюминиевых – марок Х23Ю5Т (950-1400 °С), Х27Ю5Т (950-1350 °С), Х23Ю5 (950-1200 °С), Х15Ю5 (750-1000 °С). Также существуют железохромоникелевые сплавы - Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.Перечисленные выше сплавы обладают хорошими свойствами жаропрочности и жаростойкости, поэтому они могут работать при высоких температурах. Хорошую жаростойкость обеспечивает защитная пленка из окиси хрома, которая образуется на поверхности материала. Температура плавления пленки выше температуры плавления непосредственно сплава, она не растрескивается при нагреве и охлаждении.
Приведем сравнительную характеристику нихрома и фехрали.
Достоинства нихрома:
- хорошие механические свойства как при низких, так и при высоких температурах;
- сплав крипоустойчив;
- имеет хорошие технологические свойства – пластичность и свариваемость;
- хорошо обрабатывается;
- не стареет, немагнитен.
- высокая стоимость никеля - одного из основных компонентов сплава;
- более низкие рабочие температуры по сравнению с фехралью.
- более дешевый сплав по сравнению с нихромом, т.к. не содержит ;
- обладает лучшей по сравнению с нихромом жаростойкостью, напрмер, фехраль Х23Ю5Т может работать при температуре до 1400 °С (1400 °С - максимальная рабочая температура для нагревателя из проволоки Ø 6,0 мм и более; Ø 3,0 - 1350 °С; Ø 1,0 - 1225 °С; Ø 0,2 - 950 °С).
- хрупкий и непрочный сплав, данные негативные свойства особенно сильно проявляются после пребывания сплава при температуре большей 1000 °С;
- т.к. фехраль имеет в своем составе железо, то данный сплав является магнитным и может ржаветь во влажной атмосфере при нормальной температуре;
- имеет низкое сопротивление ползучести;
- взаимодействует с шамотной футеровкой и окислами железа;
- во время эксплуатации нагреватели из фехрали существенно удлиняются.
В последнее время разработаны сплавы типа Х15Н60Ю3 и Х27Н70ЮЗ, т.е. с добавлением 3% алюминия, что значительно улучшило жаростойкость сплавов, а наличие никеля практически исключило имеющиеся у железохромоалюминиевых сплавов недостатки. Сплавы Х15Н60ЮЗ, Х27Н60ЮЗ не взаимодействуют с шамотом и окислами железа, достаточно хорошо обрабатываются, механически прочны, нехрупки. Максимальная рабочая температура сплава Х15Н60ЮЗ составляет 1200 °С.
Помимо перечисленных выше сплавов на основе никеля, хрома, железа, алюминия для изготовления нагревателей применяют и другие материалы: тугоплавкие металлы, а также неметаллы.
Среди неметаллов для изготовления нагревателей используют карборунд, дисилицид молибдена, уголь, графит. Нагреватели из карборунда и дисилицида молибдена используют в высокотемпературных печах. В печах с защитной атмосферой применяют угольные и графитовые нагреватели.
Среди тугоплавких материалов в качестве нагревателей могут использоваться , , тантал и ниобий. В высокотемпературных вакуумных печах и печах с защитной атмосферой применяются нагреватели из молибдена и вольфрама . Молибденовые нагреватели могут работать до температуры 1700 °С в вакууме и до 2200 °С – в защитной атмосфере. Такая разница температур обусловлена испарением молибдена при температурах выше 1700 °С в вакууме. Вольфрамовые нагреватели могут работать до 3000 °С. В особых случаях применяют нагреватели из тантала и ниобия.
Расчет нагревателей электрических печей
Обычно в качестве исходных данных для выступают мощность, которую должны обеспечивать нагреватели, максимальная температура, которая требуется для осуществления соответствующего технологического процесса (отпуска, закалки, спекания и т.д.) и размеры рабочего пространства электрической печи. Если мощность печи не задана, то ее можно определить по эмпирическому правилу. В ходе расчета нагревателей требуется получить диаметр и длину (для проволоки) или площадь сечения и длину (для ленты), которые необходимы для изготовления нагревателей .Также необходимо определить материал, из которого следует делать нагреватели (данный пункт в статье не рассматривается). В данной статье в качестве материала для нагревателей рассматривается хромоникелевый прецизионный сплав с высоким электрическим сопротивлением , который является одним из самых популярных при изготовлении нагревательных элементов.
Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной мощности печи (простой расчет)
Пожалуй, наиболее простым вариантом расчета нагревателей из нихрома является выбор диаметра и длины при заданной мощности нагревателя, питающего напряжения сети, а также температуры, которую будет иметь нагреватель. Несмотря на простоту расчета, в нем имеется одна особенность, на которую мы обратим внимание ниже.Пример расчета диаметра и длины нагревательного элемента
Исходные данные:
Устройство мощностью P
= 800 Вт; напряжение сети U
= 220 В; температура нагревателя 800 °C. В качестве нагревательного элемента используется нихромовая проволока Х20Н80.
1.
Сначала необходимо определить силу тока, которая будет проходить через нагревательный элемент:
I = P / U
= 800 / 220 = 3,63 А.
2.
Теперь нужно найти сопротивление нагревателя:
R = U / I
= 220 / 3,63 = 61 Ом;
3. Исходя из значения полученной в п. 1 силы тока, проходящего через нихромовый нагреватель , нужно выбрать диаметр проволоки. И этот момент является важным. Если, например, при силе тока в 6 А использовать нихромовую проволоку диаметром 0,4 мм, то она сгорит. Поэтому, рассчитав силу тока, необходимо выбрать из таблицы соответствующее значение диаметра проволоки. В нашем случае для силы тока 3,63 А и температуры нагревателя 800 °C выбираем нихромовую проволоку с диаметром d = 0,35 мм и площадью поперечного сечения S = 0,096 мм 2 .
Общее правило выбора диаметра проволоки можно сформулировать следующим образом: необходимо выбрать проволоку, у которой допустимая сила тока не меньше, чем расчетная сила тока, проходящего через нагреватель. С целью экономии материала нагревателя следует выбирать проволоку с ближайшей большей (чем расчетная) допустимой силой тока .
Таблица 1
| Диаметр , мм | Площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм 2 | Температура нагрева нихромовой проволоки, °C | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 200 | 400 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | ||
| Максимальная допустимая сила тока, А | ||||||||
| 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 |
Примечание :
- если нагреватели находятся внутри нагреваемой жидкости, то нагрузку (допустимую силу тока) можно увеличить в 1,1 - 1,5 раза;
- при закрытом расположении нагревателей (например, в камерных электропечах) необходимо уменьшить нагрузки в 1,2 - 1,5 раза (меньший коэффициент берется для более толстой проволоки, больший - для тонкой).
R = ρ · l / S ,
где R - электрическое сопротивление проводника (нагревателя) [Ом], ρ - удельное электрическое сопротивление материала нагревателя [Ом · мм 2 / м], l - длина проводника (нагревателя) [мм], S - площадь поперечного сечения проводника (нагревателя) [мм 2 ].
Таким образом, получим длину нагревателя:
l = R · S / ρ
= 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 м.
В данном примере в качестве нагревателя используется нихромовая проволока Ø 0,35 мм. В соответствии с "Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия" номинальное значение удельного электрического сопротивления нихромовой проволоки марки Х20Н80 составляет 1,1 Ом · мм 2 / м (ρ = 1,1 Ом · мм 2 / м), см. табл. 2.
Итогом расчетов является необходимая длина нихромовой проволоки, которая составляет 5,3 м, диаметр - 0,35 мм.
Таблица 2
Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной печи (подробный расчет)
Расчет, представленный в данном пункте, является более сложным, чем выше. Здесь мы учтем дополнительные параметры нагревателей, попытаемся разобраться с вариантами подключения нагревателей к сети трехфазного тока. Расчет нагревателя будем проводить на примере электрической печи. Пусть исходными данными являются внутренние размеры печи.1. Первое, что необходимо сделать - посчитать объем камеры внутри печи. В данном случае возьмем h = 490 мм, d = 350 мм и l = 350 мм (высота, ширина и глубина соответственно). Таким образом, получаем объем V = h · d · l = 490· 350 · 350 = 60 · 10 6 мм 3 = 60 л (мера объема).
2. Далее необходимо определить мощность, которую должна выдавать печь. Мощность измеряется в Ваттах (Вт) и определяется по эмпирическому правилу : для электрической печи объемом 10 - 50 литров удельная мощность составляет 100 Вт/л (Ватт на литр объема), объемом 100 - 500 литров - 50 - 70 Вт/л. Возьмем для рассматриваемой печи удельную мощность 100 Вт/л. Таким образом мощность нагревателя электрической печи должна составлять P = 100 · 60 = 6000 Вт = 6 КВт.
Стоит отметить, что при мощности 5-10 кВт нагреватели изготовляют, обычно, однофазными. При больших мощностях для равномерной загрузки сети нагреватели делают трехфазными.
3. Затем нужно найти силу тока, проходящего через нагреватель I = P / U , где P - мощность нагревателя, U - напряжение на нагревателе (между его концами), и сопротивление нагревателя R = U / I .
Здесь может быть два варианта подключения к электрической сети :
- к бытовой сети однофазного тока - тогда U = 220 В;
- к промышленной сети трехфазного тока - U = 220 В (между нулевым проводом и фазой) или U = 380 В (между двумя любыми фазами).
I = P / U
= 6000 / 220 = 27,3 А - ток проходящий через нагреватель.
Затем необходимо определить сопротивление нагревателя печи.
R = U / I
= 220 / 27,3 = 8,06 Ом.
Рисунок 1 Проволочный нагреватель в сети однофазного тока
Искомые значения диаметра проволоки и ее длины будут определены в п. 5 данного параграфа.
При данном типе подключения нагрузка распределяется равномерно на три фазы, т.е. по 6 / 3 = 2 КВт на фазу. Таким образом, нам требуется 3 нагревателя. Далее необходимо выбрать способ подключения непосредственно нагревателей (нагрузки). Способов может быть 2: “ЗВЕЗДА” или “ТРЕУГОЛЬНИК”.
Стоит заметить, что в данной статье формулы для расчета силы тока (I ) и сопротивления (R ) для трехфазной сети записаны не в классическом виде. Это сделано для того, чтобы не усложнять изложение материала по расчету нагревателей электротехническими терминами и определениями (например, не упоминаются фазные и линейные напряжения и токи и соотношения между ними). С классическим подходом и формулами расчета трехфазных цепей можно ознакомиться в специализированной литературе. В данной статье некоторые математические преобразования, проведенные над классическими формулами, скрыты от читателя, и на конечный результат это не оказывает никакого влияния.
При подключении типа “ЗВЕЗДА”
нагреватель подключается между фазой и нулем (см. рис. 2). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U
= 220 В.
I = P / U
= 2000 / 220 = 9,10 А.
R = U / I
= 220 / 9,10 = 24,2 Ом.
Рисунок 2 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме "ЗВЕЗДА"
При подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК”
нагреватель подключается между двумя фазами (см. рис. 3). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U
= 380 В.
Ток, проходящий через нагреватель -
I = P / U
= 2000 / 380 = 5,26 А.
Сопротивление одного нагревателя -
R = U / I
= 380/ 5,26 = 72,2 Ом.
Рисунок 3 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме "ТРЕУГОЛЬНИК"
4. После определения сопротивления нагревателя при соответствующем подключении к электрической сети необходимо подобрать диаметр и длину проволоки .
При определении указанных выше параметров необходимо анализировать удельную поверхностную мощность нагревателя , т.е. мощность, которая выделяется с единицы площади. Поверхностная мощность нагревателя зависит от температуры нагреваемого материала и от конструктивного выполнения нагревателей.
Пример
Из предыдущих пунктов расчета (см. п. 3 данного параграфа) нам известно сопротивление нагревателя. Для 60 литровой печи при однофазном подключении оно составляет R
= 8,06 Ом. В качестве примера возьмем диаметром 1 мм. Тогда, чтобы получить требуемое сопротивление, необходимо l = R / ρ
= 8,06 / 1,4 = 5,7 м нихромовой проволоки, где ρ
- номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки по , [Ом/м]. Масса данного отрезка проволоки из нихрома составит m = l · μ
= 5,7 · 0,007 = 0,0399 кг = 40 г, где μ
- масса 1 м проволоки. Теперь необходимо определить площадь поверхности отрезка проволоки длиной 5,7 м. S = l · π · d
= 570 · 3,14 · 0,1 = 179 см 2 , где l
– длина проволоки [см], d
– диаметр проволоки [см]. Таким образом, с площади 179 см 2 должно выделяться 6 кВт. Решая простую пропорцию, получаем, что с 1 см 2 выделяется мощность β = P / S
= 6000 / 179 = 33,5 Вт, где β
- поверхностная мощность нагревателя.
Полученная поверхностная мощность слишком велика. Нагреватель расплавится, если нагреть его до температуры, которая обеспечила бы полученное значение поверхностной мощности. Данная температура будет выше температуры плавления материала нагревателя.
Приведенный пример является демонстрацией неправильного выбора диаметра проволоки, которая будет использоваться для изготовления нагревателя. В п. 5 данного параграфа будет приведен пример с правильным подбором диаметра.
Для каждого материала в зависимости от требуемой температуры нагрева определено допустимое значение поверхностной мощности. Оно может определяться с помощью специальных таблиц или графиков. В данных расчетах используются таблицы.
Для высокотемпературных печей (при температуре более 700 – 800 °С) допустимая поверхностная мощность, Вт/м 2 , равна β доп = β эф · α , где β эф – поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды [Вт / м 2 ], α – коэффициент эффективности излучения. β эф выбирается по таблице 3, α - по таблице 4.
Если печь низкотемпературная (температура менее 200 – 300 °С), то допустимую поверхностную мощность можно считать равной (4 - 6) · 10 4 Вт/м 2 .
Таблица 3
| Температура тепловоспринимающей поверхности, °С | β эф, Вт/cм 2 при температуре нагревателя, °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 | |
Таблица 4
Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки
Проволочные спирали на полочках в трубках
Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели
Предположим, что температура нагревателя 1000 °С, и хотим нагреть заготовку до температуры 700 °С. Тогда по таблице 3 подбираем β эф = 8,05 Вт/см 2 , α = 0,2, β доп = β эф · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 Вт/см 2 = 1,61 · 10 4 Вт/м 2 .
5. После определения допустимой поверхностной мощности нагревателя необходимо найти его диаметр (для проволочных нагревателей) или ширину и толщину (для ленточных нагревателей), а также длину .
Диаметр проволоки можно определить по следующей формуле:
d
- диаметр проволоки, [м]; P
- мощность нагревателя, [Вт]; U
- напряжение на концах нагревателя, [В]; β доп
- допустимая поверхностная мощность нагревателя, [Вт/м 2 ]; ρ t
- удельное сопротивление материала нагревателя при заданной температуре, [Ом·м].
ρ t = ρ 20 · k
, где ρ 20
- удельное электрическое сопротивление материала нагревателя при 20 °С, [Ом·м] k
- поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры (по ).
Длину проволоки можно определить по следующей формуле:
l
- длина проволоки, [м].
Подберем диаметр и длину проволоки из нихрома Х20Н80
. Удельное электрическое сопротивление материала нагревателя составляет
ρ t = ρ 20 · k
= 1,13 · 10 -6 · 1,025 = 1,15 · 10 -6 Ом·м.
Бытовая сеть однофазного тока
Для 60 литровой печи, подключенной к бытовой сети однофазного тока, из предыдущих этапов расчета известно, что мощность печи составляет P
= 6000 Вт, напряжение на концах нагревателя - U
= 220 В, допустимая поверхностная мощность нагревателя β доп
= 1,6 · 10 4 Вт/м 2 . Тогда получаем
Полученный размер необходимо округлить до ближайшего большего стандартного. Стандартные размеры для проволоки из нихрома и фехрали можно найти в , Приложение 2, Таблица 8 . В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 2,8 мм. Диаметр нагревателя d = 2,8 мм.
Длина нагревателя l = 43 м.
Также иногда требуется определить массу необходимого количества проволоки.
m = l · μ
, где
m
- масса отрезка проволоки, [кг]; l
- длина проволоки, [м]; μ
- удельная масса (масса 1 метра проволоки), [кг/м].
В нашем случае масса нагревателя m = l · μ = 43 · 0,052 = 2,3 кг.
Данный расчет дает минимальный диаметр проволоки, при котором она может быть использована в качестве нагревателя при заданных условиях . С точки зрения экономии материала такой расчет является оптимальным. При этом также может быть использована проволока большего диаметра, но тогда ее количество возрастет.
Проверка
Результаты расчета могут быть проверены
следующим способом. Был получен диаметр проволоки 2,8 мм. Тогда нужная нам длина составит
l = R / (ρ · k)
= 8,06 / (0,179 · 1,025) = 43 м, где
l
- длина проволоки, [м]; R
- сопротивление нагревателя, [Ом]; ρ
- номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки, [Ом/м]; k
- поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры.
Данное значение совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.
Теперь необходимо проверить, не превысит ли поверхностная мощность выбранного нами нагревателя допустимую поверхностную мощность, которая была найдена в п. 4. β = P / S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 Вт/см 2 . Полученное значение β = 1,59 Вт/см 2 не превышает β доп = 1,6 Вт/см 2 .
Итоги
Таким образом, для нагревателя потребуется 43 метра нихромовой проволоки Х20Н80 диаметром 2,8 мм, это составляет 2,3 кг.
Промышленная сеть трехфазного тока
Также можно найти диаметр и длину проволоки, необходимой для изготовления нагревателей печи, подключенной к сети трехфазного тока.
Как описано в п. 3, на каждый из трех нагревателей приходится по 2 КВт мощности. Найдем диаметр, длину и массу одного нагревателя.
Подключение типа “ЗВЕЗДА” (см. рис. 2)
В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 1,4 мм. Диаметр нагревателя d = 1,4 мм.
Длина одного нагревателя l
= 30 м.
Масса одного нагревателя m = l · μ
= 30 · 0,013 = 0,39 кг.
Проверка
Был получен диаметр проволоки 1,4 мм. Тогда нужная нам длина составит
l = R / (ρ · k)
= 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 м.
β = P / S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 Вт/см 2 , она не превышает допустимую.
Итоги
Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ЗВЕЗДА”, потребуется
l
= 3 · 30 = 90 м проволоки, что составляет
m
= 3 · 0,39 = 1,2 кг.
Подключение типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (см. рис. 3)
В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 0,95 мм. Диаметр нагревателя d = 0,95 мм.
Длина одного нагревателя l
= 43 м.
Масса одного нагревателя m = l · μ
= 43 · 0,006 = 0,258 кг.
Проверка
Был получен диаметр проволоки 0,95 мм. Тогда нужная нам длина составит
l = R / (ρ · k)
= 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 м.
Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.
Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 Вт/см 2 , она не превышает допустимую.
Итоги
Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, потребуется
l
= 3 · 43 = 129 м проволоки, что составляет
m
= 3 · 0,258 = 0,8 кг.
Если сравнить 2 рассмотренных выше варианта подключения нагревателей к сети трехфазного тока, то можно заметить, что для “ЗВЕЗДЫ” требуется проволока большего диаметра, чем для “ТРЕУГОЛЬНИКА” (1,4 мм против 0,95 мм), чтобы обеспечить заданную мощность печи 6 кВт. При этом требуемая длина нихромовой проволоки при подключении по схеме “ЗВЕЗДА” меньше длины проволоки при подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (90 м против 129 м), а требуемая масса, наоборот, больше (1,2 кг против 0,8 кг).
Расчет спирали
При эксплуатации основная задача - это разместить нагреватель расчетной длины в ограниченном пространстве печи. Нихромовая и фехралевая проволока подвергаются навивке в виде спиралей или сгибанию в форме зигзагов, лента сгибается в форме зигзагов, что позволяет вместить большее количество материала (по длине) в рабочую камеру. Наиболее распространенным вариантом является спираль .Соотношения между шагом спирали и ее диаметром и диаметром проволоки выбирают таким образом, чтобы облегчить размещение нагревателей в печи, обеспечить достаточную их жесткость, в максимально возможной степени исключить локальный перегрев витков самой спирали и в то же время не затруднить теплоотдачу от них к изделиям.
Чем больше диаметр спирали и чем меньше ее шаг, тем легче разместить в печи нагреватели, но с увеличением диаметра уменьшается прочность спирали, увеличивается склонность ее витков лечь друг на друга. С другой стороны, с увеличением частоты намотки увеличивается экранирующее действие обращенной к изделиям части ее витков на остальные и, следовательно, ухудшается использование ее поверхности, а также могут возникнуть местные перегревы.
Практика установила вполне определенные, рекомендуемые соотношения между диаметром проволоки (d ), шагом (t ) и диаметром спирали (D ) для проволоки Ø от 3 до 7 мм. Эти соотношения следующие: t ≥ 2d и D = (7÷10)·d для нихрома и D = (4÷6)·d - для менее прочных железохромоалюминиевых сплавов, таких как фехраль и т.п. Для более тонких проволок отношение D и d , а также t обычно берутся больше.
Заключение
В статье были рассмотрены различные аспекты, касающиеся расчета нагревателей электрических печей - материалы, примеры расчета с необходимыми справочными данными, ссылками на стандарты, иллюстрациями.В примерах были рассмотрены методики расчета только проволочных нагревателей . Помимо проволоки из прецизионных сплавов для изготовления нагревателей может применяться и лента.
Расчет нагревателей не ограничивается выбором их размеров. Также необходимо определить материал, из которого должен быть сделан нагреватель, тип нагревателя (проволочный или ленточный), тип расположения нагревателей и другие особенности. Если нагреватель изготавливается в виде спирали, то необходимо определить количество витков и шаг между ними.
Надеемся, что статья оказалась Вам полезной. Мы допускаем её свободное распространение при условии сохранения ссылки на наш сайт http://www.сайт
В случае обнаружения неточностей, просим сообщить нам на адрес электронной почты info@сайт или с помощью системы "Орфус", выделив текст с ошибкой и нажав Ctrl+Enter.
Список литературы
- Дьяков В.И. "Типовые расчеты по электрооборудованию" .
- Жуков Л.Л., Племянникова И.М., Миронова М.Н., Баркая Д.С., Шумков Ю.В. "Сплавы для нагревателей" .
- Сокунов Б.А., Гробова Л.С. "Электротермические установки (электрические печи сопротивления)" .
- Фельдман И.А., Гутман М.Б., Рубин Г.К., Шадрич Н.И. "Расчет и конструирование нагревателей электропечей сопротивления" .
- http://www.horss.ru/h6.php?p=45
- http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html
Нихром представляет собой группу сплавов, состоящего из процентного соотношения никеля, в размере от 55 до 78 процентов, хрома, в размере от 15 до 23 процентов и различных добавок, таких как кремний, алюминий, марганец и железо. Основным предназначением данного элемента является создание нагревательных элементов и резисторов.
Впервые сплав из нихрома был разработан в 1905 году в Соединенных штатах Америки А.Маршем.
Таблица удельного веса нихрома
Так как, нихром является сложным материалом, рассчитать его удельный вес в полевых условиях самостоятельно не представляется возможным. Эти вычисления проводят в специальных химических лабораториях. Однако, при этом средний удельный вес нихрома известен и составляет диапазон от 8,1 до 8.4 г/см3.
Для упрощения подсчетов ниже представлена таблица с значениями удельного веса нихрома, а также такого показателя, как вес нихрома в зависимости от единиц исчисления.
Свойства нихрома
Благодаря своим отличительным свойствам, таким как высокая стойкость к коррозии, большая пластичность, высокое удельное сопротивление и приемлемой оптимальной рабочей температуре, его часто используют в производстве нагревательных элементов.
Нихром, в зависимости от марки, имеет удельное сопротивление электричеству от 1,05 до 1,4 Ом*мм2/м, обладает плотностью от 8200 до 8500 кг/м3. Температура плавления нихрома составляет диапазон от 1100 до 1400 градусов Цельсия. Оптимальный диапазон рабочих температур - от 1100 до 1400 градусов Цельсия. Удельная теплоемкость при 25 градусов Цельсия составляет 450 Дж/(кг*К). Предел прочности при процессе растяжения от 0,65 до 0,70 ГПа.
Данный вид материалов обладает отличной жаростойкостью, пластичностью, крипоустойчивостью и отлично держит форму.
Преимущества нихрома
Нихром является дорогостоящей группой сплавов. В поисках экономии его часто заменяют аналогом - фехралем. Однако, последний не всегда в полной мере способен заменить нихром, поэтому их применение часто зависит от направления работ.
Нихром обладает такими преимуществами:
Несмотря на то что этот материала дорогой, его надежность и долговечность еще долгое время будет обеспечивать высокую потребность в этом виде сплавов.
Применение нихрома
Применение нихрома обширно, особенно в сферах, где надежность и долговечность цениться больше всего. Из основных направлений стоит выделить:
