Нихромовая спираль — расчет

Пересчет метров в килограммы Нихромовая спираль — расчет

 

При намотке спирали из нихрома для нагревательных приборов эту операцию зачастую выполняют «на глазок», а затем, включая спираль в сеть, по нагреву нихромового провода подбирают требующееся количество витков. Обычно такая процедура занимает много времени, да и нихром расходуется попусту.

Чтобы рационализировать эту работу при использовании нихромовой спирали на напряжение 220 В, предлагаю воспользоваться данными приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома =(Ом · мм² / м)C. С ее помощью можно быстро определить длину намотки виток к витку в зависимости от толщины нихромового провода и диаметра стержня, на который наматывается нихромовая спираль. Пересчитать длину спирали из нихрома на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию.

Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня
нихрома 0,2 мм нихрома 0,3 мм нихрома 0,4 мм нихрома 0,5 мм нихрома 0,6 мм нихрома 0,7 мм нихрома 0,8 мм нихрома 0,9 мм
Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см
1,5 49 1,5 59 1,5 77 2 64 2 76 2 84 3 68 3 78
2 30 2 43 2 68 3 46 3 53 3 64 4 54 4 72
3 21 3 30 3 40 4 36 4 40 4 49 5 46 6 68
4 16 4 22 4 28 5 30 5 33 5 40 6 40 8 52
5 13 5 18 5 24 6 26 6 30 6 34 8 31
6 20 8 22 8 26 10 24

Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 127 В из провода толщиной 0,3 мм, стержень для намотки Ø 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение:

220 В — 22 см
127 В — Х см

тогда:

X =127 · 22 / 220= 12,7 см

Намотав нихромовую спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице.

Теоретический вес нихрома Х20Н80 (проволока и лента)

В данной таблице приведена теоретическая масса 1 метра нихромовой проволоки и ленты. Она изменяется в зависимости от размеров продукции.

Диаметр, типоразмер, мм Плотность (удельный вес), г/см³ Площадь сечения, мм² Масса 1 м, кг
0,4 8,4 0,126 0,001
0,5 8,4 0,196 0,002
0,6 8,4 0,283 0,002
0,7 8,4 0,385 0,003
0,8 8,4 0,503 0,004
0,9 8,4 0,636 0,005
1,0 8,4 0,785 0,007
1,2 8,4 1,13 0,009
1,4 8,4 1,54 0,013
1,5 8,4 1,77 0,015
1,6 8,4 2,01 0,017
1,8 8,4 2,54 0,021
2,0 8,4 3,14 0,026
2,2 8,4 3,8 0,032
2,5 8,4 4,91 0,041
2,6 8,4 5,31 0,045
3,0 8,4 7,07 0,059
3,2 8,4 8,04 0,068
3,5 8,4 9,62 0,081
3,6 8,4 10,2 0,086
4,0 8,4 12,6 0,106
4,5 8,4 15,9 0,134
5,0 8,4 19,6 0,165
5,5 8,4 23,74 0,199
5,6 8,4 24,6 0,207
6,0 8,4 28,26 0,237
6,3 8,4 31,2 0,262
7,0 8,4 38,5 0,323
8,0 8,4 50,24 0,422
9,0 8,4 63,59 0,534
10,0 8,4 78,5 0,659
1 x 6 8,4 6 0,050
1 x 10 8,4 10 0,084
0,5 x 10 8,4 5 0,042
1 x 15 8,4 15 0,126
1,2 x 20 8,4 24 0,202
1,5 x 15 8,4 22,5 0,189
1,5 x 25 8,4 37,5 0,315
2 x 15 8,4 30 0,252
2 x 20 8,4 40 0,336
2 x 25 8,4 50 0,420
2 x 32 8,4 64 0,538
2 x 35 8,4 70 0,588
2 x 40 8,4 80 0,672
2,1 x 36 8,4 75,6 0,635
2,2 x 25 8,4 55 0,462
2,2 x 30 8,4 66 0,554
2,5 x 40 8,4 100 0,840
3 x 25 8,4 75 0,630
3 x 30 8,4 90 0,756
1,8 x 25 8,4 45 0,376
3,2 x 32 8,4 102,4 0,860

Нихромовые нагреватели (NiСг)

«Нихромы» (сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe) применяются как в промышленности, так и в бытовых приборах.

«Нихромы» характеризуются: отличными механическими свойствами в «холодном» и «горячем» состоянии, а также после длительной эксплуатации, поэтому не требуют намотки на керамическую трубку; высокой однородностью структуры сплавов. Максимальная температура эксплуатации нихромов (в частности наилучшего сплава Х20Н80) – 1200 °C.

Предостережение, если вы используете нихромовые нагреватели:

  • в серосодержащих атмосферах при температурах выше 650 °C проявляется, так называемый, эффект «зеленой гнили», приводящий к интенсивному разрушению сплавов этого класса;
  • в атмосфере, содержащей углерод, в температурном интервале 600-900 °C происходит интенсивное разрушение сплавов этого класса. В процессе эксплуатации нихромовых нагревателей поверхностная защитная пленка отслаивается, образуя окалину, что приводит к загрязнению нагреваемых поверхностей и термообрабатываемых деталей.

Нихром сохраняет пластичность после остывания: спираль можно снять, поправить форму, согнуть по другому, т.е. его целесообразно применять в тех случаях, когда намотка на керамическую трубку по каким-либо причинам невозможна, например, при укладке намотанной спирали в узкие пазы из керамики.
Никельхромовые сплавы могут работать в контакте с шамотом любой марки, не взаимодействуя с ним.

Форма поставки:

  • в виде проволоки;
  • в виде ленты;
  • в бухтах.

Расчет спирали из нихрома

Те, кому очень часто приходится иметь с заменой нагревательных элементов из нихрома и самодельным изготовлением спиралей обратят внимание на несколько унифицированный поход к самой проблеме намотки спирали, когда известен диаметр стержня для намотки и диаметр нихромового провода.
Для расчета спиралей из нихрома под 220V исходим из расчета, что удельное сопротивление из нихрома равно — 1,1 х ОМ х мм²/м.
Исходя из этого можно довольно быстро определить длину намотки виток к витку в зависимости от толщины провода и диаметра применяемого для намотки стержня на котором, вы собираетесь наматывать вашу спираль. Приводится таблица с уже готовыми длинами намотки спирали и диаметрами применяемых стержней для намотки спирали виток к витку.

0.2мм 0,2мм 0,3мм 0,3мм 0,4мм 0,4мм 0,5мм 0,5мм 0,6мм 0,6мм 0,7мм 0,7мм 0,8мм 0,8мм 0,9мм 0,9мм 1,0мм 1,0мм
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø .
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
Ø
Стержня в мм
Длина
Спирали в см
1,5 49 1,5 59 1,5 77 2 64 3 76 2 84 3 68 3 78 3 75
2 30 2 43 2 68 3 46 3 53 3 62 4 54 4 72 4 63
3 21 3 30 3 40 4 36 4 40 4 49 5 46 6 68 5 54
4 16 4 22 4 28 5 30 5 33 5 40 6 40 8 52 6 48
5 13 5 18 5 24 6 26 6 30 6 34 8 31 8 33
6 20 8 22 8 26 10 24 10 30
10 22

Вам всего лишь потребуется не большая корректировка в зависимости от того, что вы имеете у себя в наличии.

Если вы хотите рассчитать спираль на другое напряжение то это довольно сделать не трудно, например вам необходимо определить длину спирали на напряжение 127V из нихрома диаметром 0,3 мм при этом у вас стержень для намотки спирали диаметром 4 мм.

Из таблицы видно, что длина спирали на напряжение 220V равна 22 см из этого и составляем пропорцию, где 220V = 22 cм, а 127V = Х см. То тогда отсюда 127V х 22 / 220V = 12.7 cм.

Если вы хотите применять спирали в закрытом виде, то длину намотки спирали от получаемой в таблице необходимо увеличить на 1/3 значения это вас сбережет от быстрого перегрева и выхода из строя спирали.

Фехралевые нагреватели

Нагреватели из фехрали (FеСгАl)

«Фехраль» (сплав Fe-Cr-Al) – более прогрессивный нежели нихром материал, широко используется в электропечах сопротивления, для всех отраслей промышленности (машиностроение, литейные и термические цеха, производство керамики и стекла, сушильные цеха). Нагреватели из фехрали применяются в электропечах до температур 1400 °C. Являются аналогом материала А-1 фирмы KANTHAL.

Преимущества фехралевых нагревателей по сравнению с нихромом:

  • цена – меньше в три раза, что приводит в конечном итоге к снижению стоимости печи;
  • более длительный срок службы при одинаковой с нихромом температуре эксплуатации (в зависимости от условий эксплуатации от двух до четырех раз);
  • отсутствие окалины, вследствие чего спирали не требуется закрывать;
  • больший срок службы в восстановительных атмосферах;
  • более высокая удельная поверхностная мощность;
  • меньшая плотность.

Совокупное действие всех вышеперечисленных факторов приводит к существенному снижению массы нагревателя и, в конечном итоге, к снижению его стоимости.

Пластичность фехрали растет с ростом температуры, при температуре 800-1000 °C сплавы легко поддаются деформации под собственным весом, поэтому нагревательные элементы требуется устанавливать на керамических трубках. При нагреве до температуры 900-950 °C и выше наступает быстрый рост зерна, приводящий к необратимому охрупчиванию металла, поэтому ремонт спиралей производится с большой осторожностью, неснимая спираль с печи.

При температуре выше 1000 °C фехраль может работать в контакте лишь с высокоглинозёмистыми огнеупорными материалами (с содержанием оксида алюминия не менее 50 %). Работоспособность фехрали обеспечивается образующейся на ее поверхности защитной пленкой из Al2O3, поэтому при работе в безокислительных средах данную защитную пленку необходимо периодически возобновлять, производя отжиг в окислительной среде (на воздухе).

Форма поставки нагревателей из фехрали:

  • в виде проволоки — фехралевая проволока;
  • в бухтах;
  • в виде спиралей различного диаметра, как на керамических трубках, так и без керамических трубок — фехралевая спираль;
  • в виде готовых нагревательных элементов, снабженных токовыводами из того же материала, но большего диаметра, с керамическими установочными изоляторами и крепежной фурнитурой — фехралевые нагреватели.