Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи

Ремонт паяльника своими руками

Паяльник перестает нагреваться по одной из двух причин. Это в результате перетирания сетевого шнура или перегорания нагревательной спирали. Чаще всего перетирается шнур.

Проверка исправности сетевого шнура и спирали паяльника

При пайке сетевой шнур паяльника постоянно изгибается, особенно сильно в месте выхода из него и вилки. Обычно в этих местах, особенно если сетевой шнур жесткий, он и перетирается. Сначала проявляться такая неисправность недостаточным нагревом паяльника или периодическим его охлаждением. В конечном итоге, паяльник перестает нагреваться.

Поэтому перед ремонтом паяльника нужно проверить наличие питающего напряжения в розетке. Если напряжение в розетке есть, то проверить сетевой шнур. Иногда неисправность шнура можно определить, плавно перегибая его в месте выхода из вилки и паяльника. Если паяльник при этом стал чуть теплее, значит точно неисправен шнур.

Проверить исправность шнура можно подключив к штырям вилки щупы мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. Если при изгибании шнура показания будут изменяться, то шнур перетерся.

Если обнаружилось что, обрыв шнура находится в месте выхода из вилки, то для ремонта паяльника достаточно будет отрезать часть шнура вместе с вилкой и установить на шнур разборную.

В случае, если шнур перетерся в месте выхода из ручки паяльника или мультиметр, подключенный к штырям вилки, при изгибании шнура не показывает сопротивление, то придётся разбирать паяльник. Для получения доступа к месту присоединения спирали к проводам шнура достаточно будет снять только ручку. Далее последовательно прикоснуться щупами мультиметра к контактам и штырям вилки. Если сопротивление равно нулю, то в обрыве спираль или плохой контакт ее с проводами шнура.

Методики расчета

По сопротивлению

Давайте разберемся как рассчитать длину нихромовой проволоки по мощности и сопротивлению. Расчёт начинается с определения требуемой мощности. Представим, что, нам нужна нить из нихрома для паяльника малых размеров мощностью в 10 Ватт, который будет работать от блока питания на 12В. Для этого у нас есть проволока диаметром 0.12 мм.

Простейший расчет длины нихрома по мощности без учета нагрева выполняется так:

Определим силу тока:

Расчет сопротивления нихромовой проволоки проводим по закону Ома:

Длина проволоки равна:

где S – площадь поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление.

Или по такой формуле:

Но сначала нужно рассчитать удельное сопротивление для нихромовой проволоки диаметром 0.12мм. Оно зависит от диаметра – чем он больше, тем меньше сопротивление.

Тоже самое можно взять из ГОСТ 12766.1-90 табл. 8, где указана величина в 95.6 Ом/м, если по ней пересчитать, то получится почти тоже самое:

Для нагревателя мощностью 10 ватт, который питается от 12В, нужно 15.1см.

Если вам нужно выполнить расчет числа витков спирали, чтобы её свить из нихромовой проволоки такой длины, то используйте следующие формулы:

Длина одного витка:

где L и d – длина и диаметр проволоки, D – диаметр стержня на котором будут мотать спираль.

Допустим мы будем мотать нихромовую проволоку на стержень диаметром 3 мм, тогда расчеты проводим в миллиметрах:

Но при этом нужно учитывать, способен ли вообще нихром такого сечения выдержать этот ток. Подробные таблицы для определения максимального допустимого тока при определенной температуре для конкретных сечений приведены ниже. Простыми словами – вы определяете, до скольки градусов должна греться проволока и выбираете её сечение для расчётного тока.

Также учтите, что если нагреватель находится внутри жидкости, то ток можно увеличить в 1.2-1.5 раз, а если в замкнутом пространстве, то наоборот – уменьшить.

По температуре

Проблема приведенного выше расчёта в том, что мы считаем сопротивление холодной спирали по диаметру нихромовой нити и её длине. Но оно зависит от температуры, при этом же нужно учитывать при каких условиях получится её достичь. Если для резки пенопласта или для обогревателя такой расчет еще применим, то для муфельной печи он будет слишком грубым.

Приведем пример расчетов нихрома для печи.

Сначала определяют её объём, допустим 50 литров, далее определяют мощность, для этого есть эмпирическое правило:

• до 50 литров – 100Вт/л;
• 100-500 литров – 50-70 Вт/л.

Тогда в нашем случае:

Дальше считаем силу тока и сопротивление:

Для 380В при подключении спиралей звездой, расчет будет следующим.

Делим мощность на 3 фазы:

Pф=5/3=1,66 кВт на фазу

При подключении звездой, к каждой ветви прикладывается 220В (фазное напряжение, может отличаться в зависимости от вашей электроустановки), тогда ток:

Для соединения треугольником рассчитываем по линейному напряжению 380В:

Для определения диаметра учитывают удельную поверхностную мощность нагревателя. Рассчитаем длину, удельные сопротивления берем с табл. 8. ГОСТ 12766.1-90, но прежде определим диаметр.

Для расчета удельной поверхностной мощности печи используют формулу.

Bэф (зависит от теплопринимающей поверхности) и a (коэф. Эффективности излучения) – выбираются по следующим таблицам.

Итак, для нагрева печи до 1000 градусов, возьмём температуру спирали в 1100 градусов, тогда по таблице подбора В_эф выбираем значение в 4,3 Вт/см 2 , а по таблице подбора коэффициента а – 0,2.

Диаметр определяют по формуле:

р_т – удельное сопротивление материала нагревателя при заданной t, определяется по ГОСТ 12766.1, таблица 9 (приведена ниже).

Для нихрома Х80Н20 – 1,025

Тогда для подключения к трёхфазной сети по схеме «Звезда»:

Длина рассчитывается по формуле:

Значения отличаются из-за высокой температуры спирали, проверка не учитывает ряда факторов. Поэтому примем за длину 1 спирали – 42м, тогда для трёх спиралей нужно 126 метров нихрома 1,3 мм.

Пошаговая инструкция по изготовлению

1. Калькулятор расчета сечения дымохода твердотопливной печи или котла

   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.

Как связать шарф-спираль спицами

Чтобы связать шарф-спираль, наберите на спицы 24 петли и провяжите 1-й ряд: — 1 кромочная петля; — 11 лицевых; — 12 изнаночных петель.

1-й ряд: сначала 1 кромочная петля, затем 1 накид, далее 1 лицевая петля, после этого 1 накид и 8 лицевых петель. Одну снимите на правую спицу как изнаночную, протяните нить между спицами вперед. Снятую петлю возвратите на левую спицу, протяните нить между спицами назад (при этом петля получится обернутой нитью). Поверните работу и свяжите 12 изнаночных петель.

2-й ряд: сначала свяжите 1 кромочную петлю, затем 1 накид, после этого провяжите 3 лицевые петли, 1 накид и 6 лицевых петель. Одну снимите на правую спицу как изнаночную, протяните нить между спицами вперед. Далее возвратите петлю на левую спицу, протяните нить между спицами назад, после чего поверните работу и свяжите 12 изнаночных петель.

3-й ряд: свяжите 1 кромочную петлю, затем 2 петли вместе лицевой, после этого 1 лицевая, далее 2 петли вместе лицевой и 4 лицевые петли. Одну снимите на правую спицу как изнаночную, протяните нить между спицами вперед, возвратите петлю на левую спицу, затем протяните нить между спицами назад. После этого поверните работу и свяжите 8 изнаночных петель.

4-й ряд: свяжите 1 кромочную, затем 3 петли вместе лицевой, после этого 4 лицевых петли, *достаньте снизу обернутую петлю и провяжите вместе со следующей лицевой, 1 лицевая* (повторите вязание от * до * 3 раза). Не переворачивая работу, свяжите изнаночные петли.

Таким образом вяжите спиральный шарф до необходимой длины блоками из этих 4 рядов.

Практически перед всеми женщинами встает вопрос контрацепции. Одним из надежных и проверенных способов является внутриматочная спираль, которая востребована и сегодня.

Блок управления.

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
керамическуюдвухканальную МКР трубку. Тут уж
вам, пардон, придётся раскошелиться.

Нагревательная камера в сборе. Стенка
долеплена, замазаны щели. Затем вокруг устья муфеля наносится замазка с
некоторым излишком. Затем накрывается полиэтиленом и крышка закрывается.
На замазке отпечатывается рельеф крышки. Полиэтилен снимается и всё это
хозяйство сушится. Зазоры между крышкой и камерой минимальны.

Муфель в сборе. После укладки спирали, она
обмазывается тем же составом, из чего состоит муфель. Концы спирали
крепить петлёй из стеклоленты со слюдой. Не забудьте под спираль
положить закладной стержень. Когда муфель высохнет, стержень вынимается
и остаётся отверстие под термопару.

Муфель без обвязки

Обратите внимание на
пазы на углах муфеля. Они для того, чтобы спираль при обмазке не
смещалась

Внизу канавка для термопары. Термопара должна находиться в
непосредственной близости от спирали.

• Оборудование
  • Плавильная тигельная электрическая печь
  • Вакууматор (малый)
  • Вакууматор (большой)
  • Восковой инжектор
  • Восковой инжектор малый
  • Компрессор- вакуумный насос
  • Печь муфельная электрическая (малая)
  • Печь муфельная из ШВП
  • Регулятор температуры печи
  • Газовая муфельная печь
  • Газовая тигельная печь
• Инструмент
  • Сверлильный станок- минитокарка
  • Горелки самодельные. Часть 1
  • Горелки самодельные. Часть 2
• Приспособления
  • «Третья рука»
  • Третья рука с шарниром
  • Вальцы ручные
• Блоки питания
  • Нестабилизированный для бормашин
  • Регулятор мощности, не создающий помех
  • Блок питания 0-40 В 160 мА
  • Блок питания 0-36 В 4 А
  • Блок питания 0-30 В 10 А

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

Материалы для намотки

Чтобы намотать, понадобятся проволока и наполнитель. Первая необходима для создания нагревательного элемента, а второй нужен для фитиля. Они могут быть заменены на другие. Для койла необходима сталь, сопротивление которой отвечает заданным значениям. В ЭС применяются металлы следующих видов:

• Нихром. Можно приобрести по низкой стоимости;
• Кантал (фехраль). Дешевле, чем нихром. Однако срок службы такой же маленький;
• Нержавеющая сталь. Непопулярен из-за неудобства при создании намотки спирали, недорогой;
• Никель. Дорогостоящий материал, предназначен для девайсов с температурным контролем;
• Титан. Аналогично никелю дорогая, но нетоксичная проволока.

Чтобы изготовить фитиль, подойдут такие материалы: кремнеземный шнур. Используется нечасто из-за плохой проводимости жижи и быстрой загрязняемости. Вата — популярный материал для изготовления фитиля. Японский хлопок — дорогой, однако, отличного качества без передачи посторонних привкусов.

Процесс изготовления обогревателя по шагам

Стеклотекстолит как основа для крепления нихромовой нити

Для изготовления самодельного гаражного обогревателя потребуется лист текстолита толщиной до 1,5 см.

Он будет служить основанием для проволочной нагревательной спирали. Разделенный на две части, стеклотекстолит не только защитит от горячей проволоки, но и быстро обогреет холодное помещение.

Вся поверхность текстолитового листа является нагревающей. Однако, для обогрева гаража достаточно куска 0,5 х 0,5 м материала с каждой стороны нагревателя.

Не обязательно, чтобы обогреватель был квадратным, подойдет любая форма прямоугольника.

Здесь более важно, чтобы части текстолита были одинаковыми, и основа для крепления спирали надежно закрывала ее. Принципиальная схема гаражного обогревателя

Принципиальная схема гаражного обогревателя

1. Листы текстолита с внутренней стороны будущего калорифера обрабатываются наждачной бумагой.
2. Далее на основу наносится разметка. От нижнего и верхнего краев оставляется поле в 2 см, от боковых – отступ в 3 см.
3. Отметив границы размещения проволоки, необходимо рассчитать количество ее сложений при длине 24 метра. Длина шага обмотки равна высоте отмеченной рамки на основе обогревателя (не забываем, что верхнее и нижнее поле не учитываются).
4. После расчета количества сложений проволоки, нужно отметить расстояние между ее витками. Для наших параметров калорифера оно составляет 8-13 мм. По краю отмеченной рамки, согласно расчетам, просверливают маленькие отверстия, в которые вставляют метки — спички или зубочистки.
5. Далее высверливается еще два отверстия для выхода провода подключения к источнику питания.
6. Не натягивая, аккуратно, проволоку укладывают «змейкой». Здесь сформировать нагревательный элемент помогают спички. Уложив пять-семь витков «змейки», необходимо закрепить их бумажными полосками. Бумага, толщиной в 1 см, при помощи клея «Монолит» фиксирует нить накаливания.
7. Края «змейки» также, после снятия спичек, приклеиваются при помощи полосок бумаги.
8. В просверленные отверстия для сетевого провода вставляют заклепки из металла, на которые наматывают конец проволочной «змейки».
9. С наружной стороны обогревателя к заклепке прикрепляется шайба. Она нужна для надежной фиксации электропроводящего контакта.

Сетевой шнур можно подсоединить и внутри калорифера, недалеко от спирали накаливания. Для этого зачищенные концы электропровода наматывают на заклепки с внутренней стороны стенки обогревателя.

Проверка наличия пробоя на корпус

Сопротивление – важный, но не единственный показатель работоспособности, который можно проверить с помощью тестера. Если ТЭН не работает, необходимо проверить пробой на корпус. Для этого тестер переводится в режим зуммера и один его щуп подключается к корпусу, а второй – к выходу. Можно получить следующие результаты:

1. Зуммер не издает сигналов. Это говорит об отсутствии пробоя на корпус, ТЭН исправен.
2. Если зуммер начинает издавать писк, то присутствует пробой, поэтому ТЭН требует замены.

Проверить ТЭН мультиметром достаточно просто. Прибор покажет параметры работы электрической цепи и поможет определить имеющиеся отклонения от нормы. С его помощью можно определить ток утечки на корпус. Если изоляция устройства сильно изношена или повреждена, ток может достигать такой величины, что это вызовет срабатывание защитного автомата, а это приведет к отключению света во всем доме. Проверку можно провести с помощью мегаомметра. Прибор покажет уровень сопротивления изоляции и поможет убедиться в ее исправности.

Нагреватели для муфельных печей: требования к материалам изготовления

Если Вы сомневаетесь, фехраль или нихром, что лучше подойдет в качестве основы для нагревателя муфельной печи, рассмотрите их характеристики. Каждый из них имеет разные показатели:

• Электрического сопротивления. Чем оно выше, тем лучше. Сплавы с высоким показателем электросопротивления быстрее нагреваются. Использовать их можно в меньших объемах, чем остальное сырье. Это очень удобно. В таком случае появляется возможность установить нагреватель из нихромовой проволоки внутри конструкции. Большого пространства для этого не потребуется.
• Постоянности физических свойств. Очень трудно работать с динамичными элементами, такими как неметаллы. Приходится прибегать к применению дополнительных трансформаторов. Это может усложнить процесс эксплуатации промышленного сушильного шкафа или муфельной печи.
• Температурного коэффициента. Когда меняется уровень температур, становится другим и электрическое сопротивление элемента. Нагреватель из нихрома изменяет свои показатели минимально.
• Жаропрочности. Предельный уровень отличается у разных материалов. Изучив технические характеристики, Вы увидите, насколько устойчив нихром или фехраль к высоким температурам.

Промышленный сушильный шкаф должен иметь очень качественную конструкцию, в том числе, обладать надежным нагревательным элементом