No Image

Как рассчитать муфельную печь

СОДЕРЖАНИЕ
1 просмотров
12 декабря 2019

Здесь я опишу конструкцию бюджетной электрической муфельной печи небольшого размера. Мощность печи 500 Вт, теоретическая температура до 800 градусов, но я не грел до туда, поскольку для этого у меня есть посерьёзней печь. Особенностью данной конструкции является предельная простота и предельно низкая стоимость комплектующих. Такую конструкцию можно изготовить из подручных материалов всего за несколько дней, из которых основное время уйдёт на сушку муфеля печи.
Верхний корпус печи с открытой дверцей. В центре корпуса размещается сам муфель. Теплоизоляция дверцы, как видно на фото, при помощи асбестового картона на шпильках. Окно закрыто двумя слоями слюды с некоторым зазором между слоями.
Муфельная печь в сборе. Она состоит из двух скреплённых между собой корпусов. В верхнем корпусе размещён сам муфель, а в нижнем блок управления.

Я сразу советую вам делать печь как у меня в разных корпусах. Это позволит вам не париться с охлаждением блока управления различными вентиляторами. Верхний корпус будет нагреваться и создавать тягу, что в сочетании с перфорацией в нижнем корпусе, будет достаточно для охлаждения регулятора температуры.

Изготовление муфеля.

Муфель можно изготовить множеством разных способов. Можно взять готовую керамическую трубу. Лучше всего муллитокремнезёмистую МКР, можно трубу от старого реостата, от плавкого большого предохранителя. Если предпочитаете прямоугольную камеру, то лучше лепить самому. Поскольку мой сайт заточен на те практические конструкции, какие мне удалось сделать самому, то вот рецепт моего муфеля.

Каолин (каолиновая глина)- 1 часть. Можно найти возле фарфорового завода. Привозят вагонами для производства фарфора, фаянса, электротехнической керамики. Если нет, пойдёт любая глина пожирней.
Песок- 3 части. Лучше карьерный песок, нежели речной.
Всё это тщательно перемешиваем, затворяем водой до состояния, когда комок ещё не растекается, а держит форму и оставляем в полиэтиленовом мешке на пару дней. Затем достаём и снова перемешиваем до однородного состояния. Затем уже лепим муфель.
Отступление.
Сейчас в продаже есть много того, чего ещё недавно не было. Сейчас я для подобных работ пользуюсь вот таким связующим. Мертель екатеринбургского ооо Печник и его характеристики. Стоит иметь в виду, что это готовый мертель, т. е. в нём уже присутствует наполнитель дабы при сушке не терял объём. Поэтому добавлять к нему крупную фракцию, такую как песок уже в меньшем объёме.

Итак, лепка муфеля. Прямоугольный муфель лепится в прямоугольном фанерном или из крагеса ящике. Муфель с ровным подом и арочным сводом лепится в таком же ящике. Размер ящика равен внешнему размеру муфеля плюс 3-6 % усадки. Лепится всегда изнутри ящика, поскольку муфель при сушке сжимается и при лепке снаружи трещины неизбежны. Чтобы смесь не прилипала к стенкам ящика, стенки изнутри прокладываются полиэтиленом. Если смесь полусухая, то можно положить бумагу. Так можно сэкономить время сушки.
После того, как муфель вылеплен, оставляют сохнуть на несколько дней. Когда стенки муфеля наберут необходимую прочность, переворачивают и снимают коробку с муфеля. Далее, если муфель недостаточно прочен для обмотки спиралью, его несколько дней сушат на батарее или в печи. Затем медленно обжигают до 900 градусов. Если у вас напряжёнка с обжигом, в крайнем случае можно оставить сухой необожжённый муфель. Но прочность будет уже не та.
Если муфель достаточно прочен, то обматывают спиралью, наносят обмазку и в сборе сушат и обжигают. В сборе это делать предпочтительней, поскольку обмазка лучше будет держаться на полусыром муфеле. Внимательно следите, чтобы внутри спирали не было пустот, всё было заполнено обмазкой. Иначе будет локальный перегрев нихрома.

Расчёт нагревателя.

Про расчёт нагревателя в сети много материалов. Все они обладают различной степенью научности сего вопроса. Например, здесь можно не только почитать различные соображения, но и рассчитать нагреватель на встроенном калькуляторе. Входными данными являются мощность печи, материал нагревателя, температуры нагревателя и нагреваемого изделия, конструкция и размещение нагревателей. На выходе получаем диаметр и длину проволоки нагревателя. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что диаметр выбран из соображений экономии материала проволоки и условия эксплуатации близки к идеальным. В жизни обычно бывает всё наоборот. Обычно в закромах лежит моток старого нихрома и его владельца мучит вопрос, можно ли его использовать на благо человека. И с мощностью печи тоже сплошные вопросы.
Поэтому приведу свою методику расчёта, пусть и не такую научную, но основанную на своём опыте изготовления подобных устройств.
Итак, первое с чем надо определиться, это мощность печи. Мощность напрямую зависит от величины муфеля и применяемой футеровки. Величину (объём) муфеля определяете сами, в зависимости от величины нагреваемых изделий.
Для современных печей с применением волокнистых теплоизоляторов (МКРВ, ШПВ-350 и т. п.) примерная мощность на литр объёма будет:
Объём камеры печи (литров) Удельная мощность (Вт / литр)
1-5 500-300
5-10 300-120
10-50 120-80
50-100 80-60
100-500 60-50
Допустим, например, у вас объём камеры 3 литра, поэтому мощность печи будет 1200 Вт. У меня объём муфеля чуть больше литра, поэтому мощность нагревателя возьмём 500 Вт.
Далее, вычисляем ток через нагреватель :
I = P/U= 500/220 = 2,27 A
И величину сопротивления нагревателя
R = U/I = 220/2,27 = 97 Ом
Далее лезем в закрома и смотрим диаметр имеющегося нихрома. У меня оказался нихром диаметром 0,65 мм. Далее по таблице прикидываем, выдержит ли наш нихром такой ток.

Диаметр (мм) 0,17 0,3 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85
Допустимый ток (А) 1 2 3 4 5 6 7

Как видим, при диаметре 0,65 допустимый ток 5 А, так что наши 2,27 А он выдержит с большим запасом. Вообще, при изготовлении нагревателя, нужно брать проволоку потолще, потому что чем толще проволока, тем больше выдерживаемая ей температура и срок службы.
Максимальные рабочие температуры нагревательных элементов. Здесь :
GS 40 Нихром
GS 23-5 Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль

НО! Это палка о двух концах. Сильно утолщать диаметр проволоки мы не можем, потому что чтобы получить расчётное сопротивление 97 Ом, придётся очень сильно увеличивать длину проволоки, что может быть не приемлемо из конструктивных соображений.
По таблице определяем номинальное сопротивление 1 погонного метра проволоки. Здесь :
GS 40 Нихром
GS 23-5 Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль

Итак, из таблицы для диаметра 0,65 мм берём (и последующим измерением прибором подтверждаем), номинальное сопротивление 3,2 ОМ/метр. Следовательно, длина проволоки будет:
L = R/3,2 = 97/3,2 = 30 Метров
Вот и расплата за излишний диаметр провода излишним метражём. Но это не беда, потому что мотать как есть этот провод не буду, да и есть опасность не уследить и допустить межвитковое замыкание на нашем муфеле. Этот провод нужно навить на стержень. Кончик проволоки вместе со стержнем зажимается в патрон сверлильного станка, на худой конец, патрон ручной дрели. Проволока подаётся под небольшим натягом.

При навивке необходимо соблюсти следующие рекомендации. Диаметр стержня для навивки проволоки диаметром до 4,5 мм должен быть не меньше :
— для нихромов четырёхкратному диаметру проволоки ;
— для фехралей пятикратному диаметру проволоки.
Для всех сплавов при диаметре больше 4,5 мм, не менее шестикратному диаметру проволоки.
Есть ещё одна засада при работе с фехралем. Фехраль, в отличие от нихрома, после прокалки становится хрупким, поэтому его уже кантовать не стоит.
Готовую спираль равномерно растягиваем до длины, комфортной для обмотки муфеля. Но не больше, потому что сжать равномерно будет уже значительно трудней. Обматываем муфель по канавкам и наносим обмазку, как на рис.4.
Далее наш муфель размещаем в металлическом корпусе.

Читайте также:  Как правильно сделать выключатель света

Основная футеровка выполнена блоками из кирпичей шамотного легковеса ШЛ-0,4. Кирпич легко обрабатывается инструментом, ранее описанным здесь . Обратите внимание на отверстие в заднем блоке легковеса для термопары и два отверстия для выводов нихрома.
При установке повредилась боковая стенка муфеля, но это не страшно, она будет восстановлена этим же составом после установки.

Хочется предостеречь вас от некоторых засад, которые могут подстерегать вас при изготовлении футеровки.
Прежде всего хочу предупредить при соблазне применить асбест. Да, плавится он при 1500 градусов, но при 800 градусах он теряет химически связанную воду превращается в порошок. Поэтому такие изделия из него, как картон или шнур могут работать до этой температуры. Кроме того, фехраль не должен контактировать с асбестом. Я его применил, так как эта печь заточена до этой температуры и у меня нихром.
Далее, по поводу применения в качестве связующего жидкого стекла. Его можно применять для лепки муфелей, работающих до 1088 градусов, при превышении этой температуры муфель поплывёт.Кроме того, фехраль тоже не любит контакта с жидким стеклом.
По поводу применения волокнистых материалов на минеральной (базальтовой) основе, повторю что писал на одном из форумов. Это почти одно и то же. Производят выдуванием из расплава. Хорошо держат температуру. Но они имеют связующее, которое не выдержит и 250 градусов. Но в инетах хитрые продавцы приводят огнеупорность самого волокна. Формально они правы. Но то, что после первой прокалки связующее выгорит и они осыпятся кучкой, это не пишут. Есть сорта и с огнеупорным связующим, но информации очень мало. Только косвенные признаки- допустим, предназначенные для бань и каминов. И опять проводят огнеупорность самого волокна. И стоит ли повторять, что фехраль их тоже не любит. Так что если есть возможность пролететь, лучше использовать уже проверенные. А из проверенных мной подойдут более всего муллитокремнезёмные войлоки, например, МКРВХ-250 (1300 гр).
Кстати, в Сухом Логе наладили производство керамических одеял Cerablanket, Cerachem Blanket, Cerachrom Blanket. Я с первым из них имел дело, выдерживает прямое пламя горелки. Два последних ещё более огнеупорны. Но сам их не пробовал.
По сети гуляют описания печей, которые все передирают друг у друга, в которых фигурирует в качестве материала муфеля шамотная глина. Обычная глина обладает большой усадкой и используется как связующее. Шамот же не что иное, как обожжённая глина. Шамот не лепится, используется как наполнитель и требует связующего, например, обычную необожжённую глину. Поэтому что подразумевают под выражением шамотная глина, совершенно не понятно.

Блок управления.

Поскольку я обещал описание наибюджетнейшей, наипростейшей печи, то и регулятор температуры будет соответствующий. Хороший недорогой регулятор Ш-4501, который можно купить по цене от 1 до 2 тысяч рублей. Самый дешёвый и сердитый регулятор. Выпускается с диапазонами измерения и регулирования температур от 0- 200 до 0-1600 градусов. В качестве измерительного элемента термопары ХК, ХА и ПП.
Техническое описание и инструкция по эксплуатации милливольтметра регулирующего типа Ш4501 . Почитаете на досуге.
Передняя панель блока управления. Данное исполнение регулятора на диапазон от0 до 800 градусов, термопара ХА.
Внизу справа налево включатель блока управления, неоновая лампа ТЛО (оранжевая) индикации подачи напряжения на нагрузку, лампа ТЛЗ (зелёная) индикации отключения нагрузки и красная лампа индикации обрыва термопары.

Расключения на задней стороне Ш4501. Для непонятливых на пластмассовой крышечке ещё раз приведена схема расключений. Прошу обратить внимание- компенсационный провод должен идти до самого клеммника с компенсационной катушкой.
Такая арматура для индикаторных ламп уже не выпускается, поэтому рекомендую применить современные типа XB2-EV161 . Они бывают красного, жёлтого, зелёного, белого и синего цветов. Схема электрическая блока управления. Если не найдёте достаточно мощный тумблер включения блока управления, то поместите его после контактов реле ПЭ23. Реле идёт в комплекте с прибором Ш4501. Мощность контактов реле 500 ВА в цепи переменного тока. На схеме не показано- 3 группы контактов у меня в параллель, поэтому коммутируемая мощность до 1500 ВА. На схеме исправлено- лампа ТЛЗ подходит к нормальнозамкнутым контактам, ТЛО к нормальноразомкнутым.

Реализация монтажа блока управления в этой коробке. Регулятор засовывается спереди по лыжам. Подсоединяется разъём (справа). Реле крепится на задней крышке изнутри.

Печь в сборе. Вид сзади. Как видите, провода термопары и выводы нагревателя охлаждаются просто на воздухе, без излишеств. Провода нагревателя подключаются через клеммник, желательно с керамическим основанием. Рекомендую использовать керамическое нутро от розетки или керамического патрона лампы.
Выводы термопары тоже через клеммник. К этим же контактам клеммника подключается отрезок соответствующего градуировке компенсационного провода. Если это будет обычный провод, то прибор будет врать на величину разности температур между этим клеммником и задней панелью Ш4501 с измерительной катушкой. Снаружи на задней крышке смонтирована накладная розетка для подключения нагрузки, а на задней крышке коробки муфеля клеммник для подключения термопары. Это позволяет использовать этот блок управления не только с этим муфелем, но и для регулирования температуры в других ваших устройствах. Достаточно прикрутить термопару такой градуировки к клеммнику и всунуть вилку в розетку.

Немного о самодельной термопаре. Для окончательной бюджетности нашей печи я применил самодельную термопару градуировки ХА. Я предпочитаю самодельные термопары не из-за жадности, а просто потому, что они обладают меньшей инерционностью по сравнению с заводскими. Хотя есть риск сжечь входные цепи регулятора. Подробно на изготовлении такой термопары я останавливаться не буду, потому что этот процесс хорошо освещён в литературе (Бастанов. 300 практических советов) и в интернете.

Материалом послужили жилы из компенсационного провода градуировки ХА. Концы сварены вольфрамовым электродом в атмосфере аргона. Если так сварить вам слабо, тогда как это описано в книгах в графите с бурой с помощью мощного трансформатора. Затем термопара засовывается в керамическую двухканальную МКР трубку. Тут уж вам, пардон, придётся раскошелиться.

Люди интересующиеся гончарным делом рано или поздно приходят к вопросу покупки собственной муфельной печи для обжига керамики.

Изучив рынок мы с Вами сталкиваемся с необоснованно высокими ценами на муфельные печи. Наша компания занимается изготовлением и продажей муфельных печей для обжига керамики по доступным ценам.

В данной статье мы изложим основные аспекты изготовления муфельных печей.

Данный этап является основополагающим, так как на нем определяются основные параметры муфельной печи для обжига керамики.

Отправным параметром является внутренний объем муфельной печи. При большом объеме обжигаемых изделий выбираются печи с большим объемом, при малом объеме обжигаемых изделий (гончары-любители)-соответственно печи с меньшим объемом.

Читайте также:  Как разобрать смеситель иддис

Как показывает наша практика изготовления печей для обжига керамики, чаще всего заказывают печь GRIFON-60 на 60 литров. Так как она сочетает в себе оптимальный объем и цену!

Параллельно теоретическим выкладкам будет вестись расчет печи для обжига керамики на 33 литра.

Расчет объема муфельной печи

На рисунке ниже представлен муфель печи для обжига керамики, т.е. рабочий слой печи или по другому внутренний изоляционный слой. В основном он имеет плотную структуру, так как чаще всего используется для крепления нагревательных элементов (спиралей), а так же для придания рабочему слою механической прочности.

Так как периметр нашей муфельной печи представляет собой восьмиугольник, то ее объем ( V ) рассчитывается следующим образом:

муфель печи

V=S*H (дм3=литры),

где S=2*K*(F) 2 — площадь дна муфеля; K=2,41 — коэффициент; F— длина внутренней грани муфеля (дм ) (см.рис.1); H-высота внутренней части муфеля (дм ) ( см.рис.1 ).

Так как объем печи принято выражать в литрах, то все величины должны быть выражены в дециметрах.

V = 13,76*2,39 = 32,8 ≈ 33 ( дм 3 ) = 33 (литра), где

S= 2*2,41* (1,69) 2 = 13,76 ( дм 2 ); K=2,41; F= 169 (мм) = 16,9 (см) = 1,69 ( дм) ; H= 239 (мм) = 23,9 (см) = 2,39 ( дм) ;

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.

Материал
Теплопроводность, Вт/м*К Плотность материала, кг/м 3 Легковесный кирпич 1430 0,28 при 600 ° C 770

1260 0,27 при 1000 ° C 128

Картон МКРКГ-400 1150 0,11 при 600 ° C 400

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.

Расчет мощности печи для обжига керамики

Данный этап является не менее важным и на нем мы с Вами определим мощность печи. В зависимости от объема проектируемой печи для обжига, мощность (P) можно рассчитать с помощью следующей формулы:

P=J*V (Вт), где

V— внутренний объем печи (л) (см.раздел расчета объема);

J-удельная мощность, которая определяется исходя из объема печи:

  • J=70÷100 (Вт/л) при объеме печи до 60 литров;
  • J=50÷70 (Вт/л) при объеме печи свыше 60 литров;

P=81,81*33=2700 (Вт) = 2,7 (кВТ)

Расчет силы тока печи для обжига

В данном разделе мы с Вами будем рассчитывать силу тока, т.е. ток который протекает через нагревательный элемент (спираль):

I=P/U (А), где

P-мощность печи для обжига (см.раздел расчета мощности)

U-напряжение питания (В)

Напряжения питания целесообразно выбирать в зависимости от мощности печи для обжига:

  • U=220 (В), при мощности печи до 5 ÷7 (кВт);
  • U=380 (В), при мощности печи свыше 7 (кВт);

I= 2700/220 = 12,27 (А)

Для вашей собственной безопасности рекомендуем про вести отдельную линию проводников от щитка квартиры (дома) до печи. В линию должны быть установлены собственные автоматические выключатели с необходимым номиналом. Сечение проводников выбирается исходя из мощности печи. Выбирайте сечение проводников в большую сторону.

Табл.1. Выбор сечения провода в зависимости от силы тока или мощности.

Напряжение питания U = 220 (В) Сечение провода, (мм 2 ) Ток,(А) Мощность, (кВт) 1,5 19 4,1 2,5 27 5,9 4 38 8,3 6 46 10,1 10 70 15,4 16 85 18,7

Расчет сопротивления нагревательного элемента

Зная силу тока I и напряжение питания U по закону Ома не составит труда вычислить сопротивление R:

R= U/I (Ом) = 220/12,27 = 17,92 (Ом)

На рис.2 изображена спираль муфельной печи с рассчитанными вольт-амперными характеристиками:

Рис.2 Расчет электрических параметров спирали муфельной печи

Расчет диаметра, длины и удельной поверхностной мощности проволоки нагревательного элемента

На данном этапе производится выбор материала нагревательного элемента . Хотел бы оговорить, что для данных целей наиболее часто используют нихромы и фехрали.

В печах дл я обжига керамики GRIFON мы используем суперфехраль GS SY по ряду весомых причин:

  • это более дешевый сплав по сравнению с нихромом, так как не содержит никель;
  • суперфехраль обладает лучшей жаростойкостью, чем нихромы (наибольшая рабочая температура 1450°С);
  • данная марка фехрали обладает повышенной пластичностью, что облегчает навивку спиралей.

После выбора материала выбирается диаметр проволоки нагревательного элемента.

Диаметр спирали выбирается в зависимости от необходимого удельного электрического сопротивления (сопротивление в 1 метре проволоки, см. табл. 2). Большему уд. эл. сопротивлению соответствует меньший диаметр проводника, меньшему уд. эл. сопротивлению соответственно больший диаметр.

Табл.2. Выбор диаметра проволоки в зависимости от нужного диаметра и длины нагревательного элемента

Физические свойства суперфехрали GS SY

Удельное элек-е сопротивление в

1 м проволоки ρ, (Ом/м)

0,18 54,7 5480 0,2 44,3 4512 0,3 19,7 2000 0,5 7,09 717 0,8 2,76 280 1 1,77 179,5 1,2 1,23 124,5 1,6 0,692 70,1 2 0,452 44,8 3 0,197 19,9 6 0,0491 4,98 8 0,0276 2,8 11 0,0159 1,45

От диаметра проводника зависит так же и длина проволоки нагревательного элемента. Так же хотелось бы отметить, что чем больше диаметр проволоки нагревательного элемента, тем дольше прослужит нагревательный элемент.

Таким образом, комбинируя выше перечисленные параметры подбирается спираль в муфель печи.

Зная необходимое сопротивление R (см. предыдущий раздел) и удельное электрическое сопротивление ρ вычисляется длина проволоки L :

L = R/ρ , (м)

Так как в данной печи мы используем диаметр проволоки d = 2 (мм) , то ρ = 0,452 (Ом/м). Тогда L= 17,92/0,452 = 39,64 (м)= 3964 (см) .

Самым важным расчетом в этом разделе является вычисление поверхностной мощности проволоки ψ, т.е. мощности которая выделяется с единицы площади проволоки.

В печах с высокими температурами поверхностная мощность ψ фехрали не должна превышать 1,4 Вт/см 2 для проволоки диаметром до 4 мм. Если данное значение существенно превысить, то нагревательный элемент не выдержит температуры.

ψ=P/S , (Вт/см 2 ), где

P— мощность печи,(Вт);

S=3,14*L*d — площадь поверхности проволоки, (см 2 ), где

L— длина проволоки,(см);

d— диаметр проволоки,(см)

ψ=2700/2489,4=1,08 (Вт/ см 2 ), где S=3,14*3964*0,2=2489,4 (см 2 ). Таким образом ψ =1,08 (Вт/ см 2 ), что удовлетворяет требованию.

Читайте также:  Как колоть укол кошке в бедро

Если требование не удовлетворяется, необходимо увеличивать диаметр проволоки или выполнять параллельное соединение.

Процесс навивки и растяжения спирали для печи обжига керамики.

Навивку проволоки необходимо осуществлять на пруток обеспечивающий необходимый диаметр спирали, т. е.

Далее происходит растяжение спирали на необходимую длину с определенным шагом между витками.

Длина спирали определяется исходя из количества пазов в стенках муфеля для обжига. Т.е. необходимо растянуть спираль так, что бы она заняла все пазы в стенах муфеля.

При этом для исключения перегревов витков относительно друг друга необходимо придерживаться правила. А именно, расстояние между витками должно быть в 1,5-2 раза больше, чем диаметр проволоки.

Спираль после навивки Спираль после растяжения

Мы приведем самою простую типовую электрическую принципиальную схему для печи:

Схема электрическая принципиальная

Мозгом печи для обжига керамики является программируемый терморегулятор (ПТР).

ПТР предназначен для автоматизированного измерения температуры печи для обжига и ее регулирования по заданному закону (графику, программе).

Выносное исполнение ПТР позволяет исключить:

  • перегревание ПТР от печи, так как его максимальная температура применения 40°С;
  • влияние электромагнитных помех на точность измерения.

Подключение термопары и компенсационного провода к программируемому терморегулятору.

Измерение температуры осуществляется с помощью термопары хромель-алюмель (ХА), которая подключается ко входу терморегулятора:

Важно соблюдать полярность термопары, термокомпенсационного провода и входов ПТР соединяемых между собой:

  • хромель-плюс, не обладает магнитными свойствами;
  • алюмель-минус, обладает магнитными свойствами.

Что бы отличить алюмель от хромели достаточно приложить к проводам магнит, тот который магнитится-алюмель.

Определение полярности термопары Аналогичным образом проверяется полярность компенсационного провода.

Помимо этого необходимо заземлить сам ПТР. Заземление выводится на металлический каркас печи.

Внутренние соединения между элементами схемы производятся проводом РКГМ 2,5.

Концы всех проводов для наилучшего контакта и избегания перегревов необходимо облудить при помощи пайки (если многожильные провода).

Автоматический диф. выключатель предназначен для защиты проводки и электроники внутри печи от перегрузок и коротких замыканий, а так же от утечки тока на корпус печи.

Процесс работы печи для обжига выглядит следующим образом:

Обрабатывая показания температуры с термопар ПТР подает сигналы (через управляющий вход "А") на управляющий вход симистора (3-й контакт), который в свою очередь осуществляет регулировку тока в нагрузке (спирали). За счет чего в печи понижается или повышается температура по заданной программе.

Одним из наиболее значимых элементов электропечи является ее нагреватель. Именно он напрямую влияет на мощность, рабочую температуру и общие функциональные характеристики оборудования. Абсолютно неважно, о каких типах приборов идет речь — трубчатых электропечах, шахтных или муфельных моделях. Для всех применимы базовые правила расчета.

Как определить мощность и силу тока печи

Начинается расчет печи с ее будущей мощности. Также определяется сила тока, которая будет проходить по телу нагревателя. Для этого можно использовать базовые эмпирические нормы соотношения размера камеры прибора к ее мощности.

Если объем насчитывает от 1 до 5 литров, желательно, чтобы мощность оборудования была в диапазоне от 300 до 500 Вт на литр. Когда камера планируется для промышленного использования, и ее объем достигает 100 литров и более, расчет муфельной печи должен учитывать примерно 50-60 Вт на каждый из них.

Детальная таблица рекомендуемых норм мощности для различных объемов камер

Провести нужные вычисления совсем несложно. Сам объем легко рассчитывается исходя из данных о высоте, ширине и глубине камеры, а потом умножается на нужный показатель. К примеру, печь на 5 литров и нагрузкой 300 Вт/л будет иметь общую мощность 1500 Вт.

Определить силу тока также достаточно просто. Базовое напряжение сети известно, и составляет 220 В.

После этого производится расчет печей, формула которого имеет следующий вид:

I=P/U

P – предварительно рассчитанная мощность, в нашем случае 1500 Вт.

U – напряжение сети.

Таким образом, имеем: 1500/220 = 6.8 А.

Как рассчитать наименьшее сечение нагревательного элемента электропечи

Расчет электрических печей должен обязательно проводиться с учетом особенностей самого нагревательного элемента. Ведь если через него пройдет сила тока, больше чем он может вынести – выход из строя неизбежен. Планируя конструкцию муфельной или шахтной электропечи, обязательно учитывайте будущий диаметр нагревателя.

Рассчитывать его можно, зная силу тока и предполагаемую рабочую температуру. Рекомендуемые нормы указаны на фото ниже.

Таблица определения параметров нагревателя электропечи. Узнаем нужный диаметр и сечение

Если в таблице отсутствует точное значение, которое совпадает с Вашим расчетом, это не критично. Когда наша сила тока будет равна 6.8 А, стоит брать за основу показатель 7.7, то есть, ближайший больший. Минимальный диаметр и сечение обеспечат бесперебойный и безопасный процесс обжига.

Можно даже заложить в расчет нагревательной печи более мощный элемент для накала. Уменьшать параметры категорически нельзя, поскольку тогда он очень быстро перегорит

Как рассчитать длину проволоки нагревателя для создания спирали

Методика расчета печи также подразумевает определение оптимальной длины проволоки для основы нагревательного элемента. Это очень важно, ведь именно от нее зависит создание необходимого резистивного нагрева.

Для того чтобы провести точный расчет закалочной печи нам потребуются такие данные как:

  • Напряжение сети.
  • Сила тока.
  • Площадь сечения нагревателя.
  • Удельное сопротивление проводника.

Последний показатель можно найти на фото представленном ниже.

Величина удельного сопротивления, в зависимости от диаметра и материала нагревателя

Далее расчет термических печей идет по формуле:

L= (U / I) x S/ p

В нашем случае, если использовать для нагревателя нихромовый сплав Х20Н80-Н, длина проволоки будет составлять: (220/6.8) х 0.785/1.11. То есть, приблизительно 23 метра.

Как проверить правильность поверхностной мощности нагревательного элемента

Если Вы планируете создать долговечные трубчатые печи, расчет обязательно должен включать и пункт проверки поверхностной мощности нагревательного элемента с допустимым значением. Это поможет вовремя обнаружить возможный выход из строя и определить грани возможностей данной составляющей оборудования.

Поверхностная удельная мощность указывает сколько тепловой энергии нужно получать с каждой единицы площади нагревателя

Методика расчета трубчатых печей вначале подразумевает поиск допустимого значения. Его можно получить по формуле:

βдоп = βэф х α

βдоп – непосредственно допустимая мощность.

βэф – мощность, которая зависит от диапазона рабочих температур.

α – коэффициент эффективности излучения тепла нагревательным элементом.

В расчет печи для обжига включаем показатель βэф и α из таблиц, представленных на фото ниже.

Таблица для расчета эффективной мощности на основе температуры заготовок и самого нагревателя

Коэффициент α также подбирается из табличных данных. Он напрямую зависит от местоположения спирали нагревателя внутри конструкции печи.

Значения поправочного коэффициента – важный аспект, который стоит учитывать, выполняя расчет шахтных печей

Впоследствии эти 2 показателя умножаются между собой и дают нам граничное значение допустимой мощности.

Это станет последним этапом проектирования оборудования.

Как видите, расчет нагревательных элементов – дело достаточно непростое. Поэтому, проще и лучше заказать электропечи для обжига и других видов термообработки от надежного производителя. Именно таким является литовский изготовитель SNOL, продукция которого представлена на нашем сайте. Не откладывайте и скорее выбирайте нужную модель!

Комментировать
1 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector