Verwarmingselementmateriaal: Tipes, Eienskappe en Toepassings
'n Verwarmingselement is 'n toestel wat elektriese energie in warmte omskep deur die proses van Joule-verwarming. Wanneer 'n elektriese stroom deur 'n weerstand vloei, produseer dit warmte. Verwarmingselemente word gebruik in verskeie verwarmingsapparate of -toestelle, soos elektriese ovens, elektriese fornuise, elektriese verwarmer, ens.
Die prestasie en leeftyd van 'n verwarmingselement hang af van die eienskappe van die materiaal wat daarvoor gebruik word. Die materiaal moet die volgende hê:
Hoë smelttemperatuur
Hoë weerstandswaarde
Laag temperatuurkoëffisiënt van weerstand
Hoë treksterkte
Genoegsame trekbaarheid om draad te vorm
Hoë weerstand teen oxidisering in die oop atmosfeer
In hierdie artikel sal ons vier algemene materiale bespreek wat gebruik word vir die vervaardiging van verwarmingselemente: Nichrome, Kanthal, Cupronickel, en Platina. Ons sal ook hul samestelling, eienskappe, en toepassings vergelyk.
Wat is Nichrome?
Nichrome is 'n legging van nikkel en krom met klein hoeveelhede ys, mangaan, en silikon. Dit is een van die mees wydverspreide materiale vir weerstandsdraadverwarmingselemente. Die tipiese samestelling van Nichrome is:
| Element | Persentasie |
|---|---|
| Nikkel | 80% |
| Krom | 20% |
| Ys | 0.5% |
| Mangaan | 0.5% |
| Silikon | 0.5% |
Eienskappe van Nichrome
Nichrome het die volgende eienskappe:
Weerstandswaarde: 40 µΩ-cm
Temperatuurkoëffisiënt van weerstand: 0.0004 / °C
Smelttemperatuur: 1400 °C
Spesifieke massa: 8.4 g/cm<sup>3</sup>
Hoë weerstand teen oxidisering
Toepassings van Nichrome
Nichrome word gebruik om verwarmingselemente te maak vir elektriese verwarmer en ovens. Dit is geskik vir kontinue bedryf by 'n temperatuur tot 1200 °C. Wanneer die verwarmingselement vir die eerste keer opgewarm word, reageer die krom in die legging met suurstof in die atmosfeer en vorm 'n laag kromoksied op die buiteoppervlak van die verwarmingselement. Hierdie laag funksioneer as 'n beskermende laag en verhoed verdere oxidisering, breek, en brand uit van die draad.
Wat is Kanthal?
Kanthal is 'n handelsnaam vir 'n familie van ys-krom-aluminium (FeCrAl) leggings. Hierdie leggings word gebruik vir 'n wye verskeidenheid weerstand- en verwarmingstoepassings. Die tipiese samestelling van Kanthal is:
| Element | Persentasie |
|---|---|
| Ys | 72% |
| Krom | 22% |
| Aluminium | 5.8% |
Eienskappe van Kanthal
Kanthal het die volgende eienskappe:
Weerstandswaarde by 20 °C: 145 µΩ-cm
Temperatuurkoëffisiënt van weerstand by 20 °C: 0.000001 / °C
Smelttemperatuur: 1500 °C
Spesifieke massa: 7.1 g/cm<sup>3</sup>
Hoë weerstand teen oxidisering
Toepassings van Kanthal
Kanthal word gebruik om verwarmingselemente te maak vir elektriese verwarmer en ovens. Dit is geskik vir kontinue bedryf by 'n temperatuur tot 1400 °C. Wanneer die verwarmingselement vir die eerste keer opgewarm word, reageer die aluminium in die legging met suurstof in die atmosfeer en vorm 'n laag aluminiumoksied oor die verwarmingselement. Hierdie laag is 'n elektriese isolator maar het goeie termiese geleidbaarheid. Hierdie elektriese isolerende laag maak die verwarmingselement skokvry. Kanthal is baie geskik vir die vervaardiging van verwarmingselemente vir elektriese ovens wat gebruik word vir hittebehandeling in keramiek, staal, glas, en elektroniese industrieë.
