Расчет нихрома и фехрали для нагревателей

Как рассчитать нагрев нихрома?

Электрическое сопротивление — это одна из самых важных характеристик нихрома.

Оно определяется многими факторами, в частности электрическое сопротивление нихрома зависит от размеров проволоки или ленты, марки сплава.

Общая формула для активного сопротивления имеет вид:

R = ρ · l / S

R — активное электрическое сопротивление (Ом), ρ- удельное электрическое сопротивление (Ом·мм), l- длина проводника (м), S — площадь сечения (мм2)

Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой проволоки Х20Н80

Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой ленты Х20Н80

Расчет нихромовой спирали

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

Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 380 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

380 В — Х см

тогда:

X = 380 · 22 / 220 = 38 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.

Расчет массы нихрома Х20Н80 (проволока и лента)

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

Расчет массы вольфрамовой проволоки

Финишные работы

Рабочая камера для печи изготавливается из кирпича или керамики. После этого она помещается в подготовленный заранее стальной корпус, который уже имеет теплоизоляцию

Здесь очень важно отметить, что должно быть расстояние минимум в 4 см между стенками камеры и стенками корпуса. В этот промежуток укладывается утеплитель

Крышка для муфельной печи должна быть изготовлена из двух слоев металла, между которыми располагается слой теплоизоляции. Естественно, нужно не забыть про обустройство ручки для открывания печи.

После этого в корпусе нужно проделать несколько отверстий, через которые можно будет вывести провода нагревательного элемента и термического датчика. Подключение происходит к отдельному кабелю, который для повышения безопасности будет крепиться к автомату на 20А. В качестве соединения вывода и кабеля можно использовать патрон из керамики. В качестве ножек для корпуса используются стальные трубы. Их можно приварить или же прикрутить. Если используется болтовое соединение, то дно камеры должно быть приподнято, чтобы болты оказались снаружи.

Пошаговая инструкция по изготовлению

1. Расчет дверей купе онлайн

   Лучше всего для корпуса подойдут металлические коробки бытовых приборов (например, старой стиральной машины), если таковых не оказалось, придется сделать корпус из оцинкованной стали.

2. На дно корпуса приваривают уголки для укрепления основания. Вместо них можно использовать металлические трубы 1,5 см в диаметре. К углам основания приваривают ножки из тех же материалов. Так же укрепляют верхнюю часть корпуса, дверь и стенку, на которую эта дверь будет крепиться.
3. Дно и внутренние стенки конструкции обкладывают слоем базальтовой ваты в 1 см и закрепляют его с помощью металлических уголков. Закрывают слой металлическими листами.
4. Укладывают на дно будущего агрегата легкие огнеупорные кирпичи марки «ШЛ» или волокнистые шамотными плитами, которые нарезают по размеру. Для связывания кирпичей используют мертель, шамотную глину или кладочную смесь. Для качественной фиксации кирпичей на металлической поверхности в смесь добавляют 30% цемента.
5. Кладку кирпичей осуществляют максимально близко друг к другу, на расстоянии не более 0,5 см. Огнеупорную смесь растворяют в воде, перед установкой каждый кирпич увлажняют. Вначале закладывают дно корпуса. Затем поднимают стены и заканчивают верхнюю часть, укладывая кирпичи с небольшим уклоном вверх. Дверку тоже выкладывают кирпичом таким образом, чтобы заложенный слой входил в отверстие в корпусе.
6. Приваривают петли к корпусу и подгоняют дверь так, чтобы зазор между кирпичной кладкой двери и стен был минимальным. Чтобы достичь герметичности при закрывании двери, слой кирпича необходимо уплотнить. Лучше всего для этого подойдет термостабильный уплотнитель или обычный силикон.
7. После того, как кладка высохнет, в кирпичах делают канавки для укладывания в них нихромовой спирали с диаметром витка от 0,5 до 0,7 см. Канавки делают такой же глубины. Спирали фиксируют любым удобным способом: с помощью укрепления проволокой или МКР-трубки, сделав углубление в кирпиче под углом. Витки спирали не должны соединяться друг с другом.
8. Прокладывают 2 контура для возможности регулировки температуры. Концы спиралей выводят на верхнюю часть корпуса через сквозные отверстия в верхних кирпичах и фиксируют их на керамической пластине болтами.
9. На переднюю сторону печи устанавливают переключатель с тремя контактами с одной стороны и двумя с другой. Провода питания (ноль и фазу) подключают к стороне с двумя контактами. Оставшиеся 3 контакта соединяют проводом с керамической пластиной. Такое подключение необходимо для регулировки включения спиралей поочередно или вместе.
10. Для безопасного использования печи устанавливают усиленную розетку с заземлением. Можно подвести питание к прибору из щитка через отдельный автоматический выключатель.
11. Готовый аппарат просушивают на солнце или возле радиатора в течение 1-2-х месяцев. Завершают работу над печью прогрев ее несколько часов при минимальной температуре до тех пор, пока не перестанет клубиться дым. Мини-муфельная печь своими руками готова к использованию.

Технология постройки муфельной печи

Порядок выполнения работ горизонтальной ли вертикальной муфельной печи аналогичен, различие состоит в расположении элементов печи.

1. Корпус муфельной печи выполняем из листового железа. Вырезаем болгаркой прямоугольную полоску нужного размера, сгибаем ее в радиус и при помощи сварки герметично завариваем шов. Для предотвращения образования коррозии можно покрыть металл несколькими слоями огнеупорной краски. К полученному цилиндру привариваем дно. Для этого вырезаем из листа стали круг необходимого диаметра, равного диаметру цилиндра. Укрепляем стенки и донышко металлической арматурой. Корпус выполняем такого объема, чтобы внутри можно было разместить термозащитный слой и огнеупорный кирпич.
2. В случае если для корпуса используется старый холодильник, аналогично укрепляем его донышко и стенки металлическими уголками или трубками.

3. Внутреннюю часть корпуса выкладываем толстым слоем базальтовой ваты.

4. Для изготовления внутреннего термослоя (аккумулятора тепла) используем шамотный кирпич (огнеупорный).  Задача состоит в состыковке кирпичей в количестве семи штук в форме трубы, которая будет в дальнейшем служить рабочей камерой печи.

5. Для этого раскладываем кирпич в ряд и делаем на каждом кирпиче разметку, по которой будем производить резку. Форма кирпичей после резки должна позволять собрать все кирпичи в форме полой трубы. Обрезку производим болгаркой. Для удобства кирпичи нумеруем. После обрезки собираем их вместе и закрепляем проволокой, проверяя правильность резки. При необходимости подправляем форму, добиваясь точности.

Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.

Далее на внутренней поверхности кирпичей необходимо пропилить канавки под проволоку.

Канавки под проволоку

Но прежде из мотка нихромовой или фехралевой проволоки необходимо сделать спираль диаметром около 6 мм. Для этого наматываем проволоку на основу (карандаш, сварочный электрод или тонкий металлический пруток).Достаем кирпичи и вновь выкладываем их на ровную поверхность в ряд.

Прикладываем спираль, делаем разметку под будущие канавки, которые будем вырезать в кирпичах болгаркой. Правильность линий проверяем строительным уровнем. В конечном итоге внутри рабочего пространства проволока будет уложена по спирали от дна к вершине рабочего пространства

Важно, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе будет замыкание

Спираль в муфельной печи

Чтобы вывести концы проволоки за пределы рабочей камеры и подключить их к автомату, между двумя соседними кирпичами вставляем три тонких длинных отрезка керамической плитки с пропиленными в них тонкими каналами под проволоку.

Каналы под проволоку из муфельной печи

Применение таких керамических выводов в дальнейшем позволит легко производить ремонтные работы муфельной печи.

Коммутация электрической части с тремя ступенями мощности

• для первой ступени мощностей необходимо два контура спиралей включать последовательно;
• вторая ступень подразумевает отдельное подключение нижней спирали;
• третья ступень мощности – параллельное включение двух контуров.

Готовую конструкцию рабочей камеры помещаем в корпус со слоем теплоизолирующего материала и одним кирпичом, уложенным на дно, обмазывая его огнеупорной (печной) глиной или огнеупорным клеем.

Чтобы вывести керамические каналы за пределы корпуса, сверлим в нем отверстия.

Делаем корпус и обмазываем шамотной глиной

Крышку выполняем из листовой стали, вырезая ее по размеру печи и закрепляя на ней печной глиной огнеупорный кирпич. Сверху привариваем щеколду, ручки и навесы. Для герметичности по краям крышки и на примыкающие стенки муфельной печи наносим слой термостойкого силикона, предварительно тщательно обезжирив поверхности.

Муфельная печь в работе

После полного высыхания печи подключаем проволоку к электрическому автомату со стабилизатором и проводим ряд испытаний, настраивая мощность накала спиралей и температуру в рабочем пространстве увеличивая или уменьшая напряжение сети.

Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.

Материалы для изготовления муфеля и крышки печи

Для изготовления печей мы используем самые современные материалы. Для рабочего слоя футеровки (муфель и крышка печи) мы используем легковесный огнеупорный кирпич, который привозим из Германии. Данный кирпич обладает отличными термо-характеристиками, а именно имеет низкую теплопроводность, высокую термо- и жаростойкость. Классификационная температура применения данного кирпича 1430°С. При всем этом кирпич достаточно легкий за счет малой плотности и хорошо обрабатывается механически. Это позволяет фрезеровать пазы в кирпичах под установку нагревательных элементов. Фрезерование обеспечивает наивысшую точность пазов под спираль.

Легковесный огнеупорный кирпич

Легковесный огнеупорный кирпич

Легковесный огнеупорный кирпич

Крышка печи

Крышка печи изготавливается из двух слоев огнеупорного кирпича. При этом, второй слой перекрывает швы первого слоя, что позволяет увеличить прочность крышки. На большинстве печей западного и Российского производства идет только один слой кирпичей.

Так же в кирпичах выполнены фаски, что предотвращает сколы кирпичей при расширении (нагреве) материала.

Во внешних слоях муфеля и крышки печи мы применяем дополнительные изоляционные огнеупорные слои, которые имеют еще меньшую теплопроводность при значительно меньшем весе.

В качестве таких материалов могут выступать огнеупорные маты из керамического волокна, муллитокремнеземистый картон (МКРКГ) и т.д.

Таким образом, чем меньше теплопроводность материалов, тем лучше тепловые показатели печи.

Комплексное применение данных материалов существенно экономит энергоресурсы, а так же экономит время на разогрев и охлаждение печей. К сожалению многие современные, как западные, так и Российские производители изготавливают печи для обжига из керамики только с применением огнеупорных кирпичей, делая печи менее эффективными.

Где можно взять нихромовую проволоку

Существует несколько вариантов, как и где можно приобрести изделие из нихрома.

На сегодняшний день практически в каждом населенном пункте существует справочная по товарам и услугам. Обратившись к ней, можно получить от оператора информацию, какая организация торгует нихромом и ее контактные телефоны. Такую информацию можно узнать и в Интернете. Однако в этой ситуации шансы приобрести нормальный товар практически равен нулю, потому что если кто и возьмется доставить материал, то это будет всего лишь полтора-два метра. Организации в основном специализируются на оптовых продажах. Но уточнить все-таки стоит.

Если такое изделие продается в другом городе, то можно воспользоваться услугой «товары−почтой». Однако этот вариант предусматривает доплату за пересылку. Можно проволоку приобрести в специализированных магазинах. Это могут быть «Радиодетали», «Умелые руки» и другие подобные павильоны. Продавцы таких частных магазинов, торгующие различными запчастями, друг друга знают очень хорошо. Поэтому, если у такого «частника» в наличии нет нихромовой проволоки, он может подсказать, где ее приобрести. Между прочим, найти ее можно в обыкновенном хозяйственном магазине. Спирали для электрических плит изготовлены из нихрома.

Ни один населенный пункт не может обойтись без наличия базара, где можно приобрести все что угодно. Самое главное – это тщательно обойти весь рынок и даже можно поспрашивать продавцов. Можно и наткнуться на такое изделие из нихрома.

Чтобы найти такую проволоку, следует где-нибудь отыскать старый прибор, например, лабораторный реостат. Сам по себе он не представляет никакой ценности, однако на нем намотано небольшое количество нихрома.

Нихромовая проволока является высококачественным пластичным изделием благодаря своим замечательным техническим характеристикам. Купить или достать ее любым другим способом хоть и трудно, но возможно. Нужно лишь проявить инициативу и попробовать все вышеуказанные способы.

Наша страна никогда не испытывала недостатка в «народных умельцах». Сообразительность и изобретательность всегда являлись отличительными чертами русского человека. Один из вопросов, которые волнуют многих современных «Кулибиных» – где взять необходимое количество нихромовой проволоки? Но сначала разберемся, чем же она так привлекает отечественных «самоделкиных»?

Что это за материал? По сути, это особый сплав с повышенной концентрацией таких химических элементов, как никель и хром (отсюда и название проволоки). Она может иметь сечение самой различной конфигурации (круг, трапеция, квадрат, овал) и диаметра (от долей «мм» до нескольких «см»).

Почему «нихром» так ценится?

Во-первых
, он не ржавеет, а коррозия, как известно – «больное место» большинства металлов и сплавов.

Во-вторых
, проволока из этого материала характеризуется повышенным сопротивлением электрическому току. Следовательно, чтобы получить одинаковое количество выделяемого тепла при включении в эл/цепь, «нихрома» (в погонных метрах) понадобится в несколько раз меньше, чем, скажем, стали. Отсюда и уменьшение веса прибора (приспособления), и возможность миниатюризации конструкции (уменьшения габаритов).

В-третьих
, нихромовая проволока не изменяет своих свойств, не деформируется, не «горит» при высоких температурах.

В-четвертых
, она эластична, и ей можно придать любую форму.

Где применяется такая проволока? Честно говоря, всего и не перечислить, особенно если вести речь о производстве. Поэтому в качестве примера отметим только несколько вариантов ее использования в быту:

• станки для разрезания пенопластов;
• приспособления для выжигания по древесине;
• системы обогрева стекол «авто» и зеркал заднего обзора;
• простейшие бытовые обогреватели, более известные как «козлы»;
• печи для обжига (при самостоятельном изготовлении керамики);
• для разогрева некоторых видов металлов (в домашних кузнях);
• самодельные .

Где взять?

Вот мы и подошли к этому риторическому вопросу. Рассмотрим все возможные варианты.

Купить
. Здесь также свои варианты.

Кстати, приобрести такую проволоку можно и в обычном хозяйственном магазине. Спирали для эл/плит делаются из того же «нихрома».

На базаре. В каждом населенном пункте есть места, где народ продает все, что угодно. Такие «точки» называются по-разному – «барахолка», «развал», «блошиный рынок». Нужно только не пожалеть времени и походить, посмотреть, поспрашивать. Все зависит от того, в каком объеме нужен «нихром». Наверное, это самый перспективный путь поиска, тем более, если материала нужно немного.

Вывод

Купить или достать иным способом нихромовую проволоку можно. Необходимо лишь проявить инициативу и испробовать все указанные выше способы.

Изготовление печи для обжига керамики.

Первым делом нужно найти корпус для будущей печки. Для этого достаточно немного оглядеться по сторонам. У нас нашлась вот такая стиральная машинка, а точнее то, что от нее осталось.

Металлическая коробка у нас есть, теперь нужно укрепить дно нашей будущей печки. Для этого лучше всего использовать уголок. У нас уголка под рукой не оказалось, поэтому мы приварили обычную трубу, миллиметров 15 в диаметре. По углам привариваем кусочки из трубы диаметром побольше — это будут ножки.

Также нужно будет укрепить верх корпуса, дверцу и хотя бы одно ребро, на которое будут приварены петли для дверцы.

На дно выкладываем слой базальтовой ваты толщиной около 10 мм. (Такой же слой нужно будет проложить и по стенкам.) Для того, чтобы вата не смялась под весом камеры, нужно проложить несколько кусочков квадратной трубы или уголка. После этого закрываем вату листом металла.

Теперь нужно определиться с огнеупорами, из которых будет сделана камера.

Вариант 1. Очень хороший вариант — волокнистые огнеупорные плиты. Их можно заказать нужного размера, или разрезать на месте. Понадобится всего шесть таких плит.

Вариант 2 — шамотный огнеупорный кирпич. Обычно везде продается тяжелый шамотный кирпич. Из него кладут камины и другие печи. Для нашей же печки лучше использовать легковесы — марки ША или ШЛ. В наших окрестностях таких кирпичей почему-то никто не продает, в итоге кирпичи нашлись у друзей. Кирпичи оказались б/у, на зато достались совершенно бесплатно.

Для связки кирпичей лучше всего использовать мертель, соответствующий марке кирпича. Но есть варианты попроще. Например огнеупорная глина или готовая огнеупорная кладочная смесь. Смесь можно найти там, где продаются камины, или же там, где вы найдете огнеупорный кирпич. А для того, чтобы приклеить кирпич к металлическому листу к смеси нужно добавить цемент — до 30%.

Камера печи для обжига керамики.

Приступаем к кладке. Кирпичи должны быть плотно подогнаны друг к другу. Швы — не больше 5 мм. Для этого некоторые кирпичи нужно подпилить до нужных размеров. Если же вам достанется б/у кирпич, как в нашем случае, то на каждом нужно будет еще и опилить края, чтобы сформировать ровные грани.

Дверцу также выкладывем кирпичём, по периметру вырезаем четверть, так чтобы образовался выступ, который будет заходить в окно печи.

Когда кладка готова и немного подсохла приступаем к следующему этапу. Теперь нужно сформировать канавки для укладки нагревательных элементов. В нашем случае это будут спирали из нихромовой проволоки диаметром 1мм. Диаметр витка проволоки где-то 6-7 мм. Такой же толщины и глубины и делаем канавки.

Спирали можно найти уже готовые, (например на рынке) или свить самим из нихромовой или фехралевой проволоки

Важно, чтобы витки спирали не соприкосались друг с другом

Сделаем два контура спиралей, так чтобы можно было регулировать температуру переключателем как в электрической плитке. Концы проволоки выводим наверх. Наверху, снаружи устанавливаем керамическую пластину от электроплитки и закрепляем болтами концы проволоки.

Переключатель спиралей. Вот такой переключатель нам нужен. С одной стороны 2 контакта, с другой — 3. Устанавливаем переключатель, так чтобы его выступающий штырь выходил наружу, на переднюю панель. Подсоединяем провода. К двум контактам подходят фаза и ноль.

В итоге должно получиться так:

В третьем — подключаются оба контура параллельно, это самая высокая температура.

Вот, собственно и все. Теперь нужно хорошенько высушить нашу печку. Для этого ее нужно поставить в теплое место — к батарее отопления или на солнце и забыть про нее на месяц, а лучше на два. После этого, нужно будет окончательно просушить печку, включив ее в сеть на первой «скорости» на несколько часов. Когда из нее престанит валить пар — печка высохла. Можно начинать обжиг.

Подключать такую печь желательно к усиленной розетке — той, к которой подключается электроплита. Или провести толстый провод от щитка. Также хорошо бы поставить еще дополнительный автоматический выключатель (автомат защиты).

Да, и последнее: не забывайте — с такой электрической печью для обжига, тем более с открытыми спиралями, нужно быть очень осторожным. Любая оплошность может привесть к очень печальным последствиям. Если вы слабо разбираетесь в электрике, обязательно посоветуйтесь со специалистом. Ни в коем случае не прикасайтесь к спиралям под напряжением. Чтобы обезопасить себя и своих близких, можно поставить концевой выключатель, — так, чтобы при открывании дверцы печь выключалась. И заземление — тоже одно из условий безопасности.

Существенное техническое дополнение от www.makuha.ru