本文数据引自《表面负荷选用》(天津市宝尔发电热材料有限公司内部技术标准)、GB/T 1234—2012《高电阻电热合金》。文中算例按常规设计步骤推演,用来说明选用原则,不作为工程依据,具体工况请另行核算。
辐射管用不长、动不动断丝,多数时候不是丝本身差,是表面负荷选大了。
一、先说明白:什么是表面负荷
表面负荷,就是发热丝每平方厘米表面上摊到多少瓦,单位 W/cm²。
功率一定的时候,丝越细、越短,能散热的表面积就越小,每平方厘米要扛的瓦数就越多,丝的自身温度就越高,氧化也越快,寿命自然短。
二、同样一根丝,装在管子里就更吃亏
这一点最容易被忽略:辐射管里的电热元件,实际温度要比仪表显示的炉膛温度高出一截。
道理不复杂:丝发出的热得先传给管壁,再由管壁辐射给炉膛和工件。中间隔着一层,散热条件比敞露的丝差得多,丝的真实温度一直压在炉温显示值以上。
所以查表的时候要留个心眼:按炉膛温度查到的那个值,用在辐射管上还得往低了取。这也是选用原则里的一条——元件封闭使用取低值,敞露使用可取高值。
三、国产电热丝许用表面负荷速查表
下表是常用国产牌号在不同炉膛温度下的许用表面负荷(W/cm²),牌号按 GB/T 1234—2012:
配套的选用原则有四条:
1.工作温度高,或者炉内有控制气氛、腐蚀性气氛——取低值;
2.元件封闭(像辐射管这种)取低值,敞露取高值,有强制循环的可再往下取;
3.被加热工件黑度小(比如铝,反光强、吸热差)——取低值;
4.要求寿命长就取低值;只有那种只求快速传热、不计较寿命的场合才取高值。
另外提一句:电阻带比电阻丝的比表面积大,同等条件下负荷可以放大 0.3~0.5 倍。
四、一个算例,看看实际落在哪儿
某连续式渗碳自动线,渗碳区总功率 84 kW,布置 12 根辐射管,三相 380V 三角形联接:
·单管功率:84 ÷ 12 = 7 kW
·每 4 根串联,单管端电压:380 ÷ 4 = 95 V
·电流:7000 ÷ 95 ≈ 73.7 A,对应电阻约 1.29 Ω
·选铁铬铝丝 Φ6.5 mm(截面积 33.2 mm²),按 1200℃ 下电阻率约 1.50 μΩ·m 计
·算得丝长 L = 1.29 × 33.2 ÷ 1.50 ≈ 28.5 m
·表面负荷 = 7000 ÷ (π × 0.65 × 2850) ≈ 1.20 W/cm²
对照上表,0Cr25Al5 在 1000℃ 的许用值是 1.3~1.8 W/cm²,而这个实际布置只到 1.20。低出来的这一截,就是前面讲的"封闭取低值"落到实处的结果——辐射管里的丝,从来是按低于表中数值来用的。
五、最后一句
辐射管的表面负荷,宁低勿高。表里那些数是"许用值",不是"目标值"——炉温越高、气氛越恶劣、寿命要求越长,越要往下限靠。
手上有拿不准的工况,把炉温、功率、接线方式发过来,我们帮您一根一根核。选型算得细,管子用得久。
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