Lämmitinmateriaalit: Tyypit ominaisuudet ja sovellukset
Lämmityselementti on laite, joka muuttaa sähköenergian lämmöksi Joulen lämmityksen kautta. Kun sähkövirta kulkee vastusta, se tuottaa lämmön. Lämmityselementtejä käytetään erilaisissa lämmityslaitteissa tai -välineissä, kuten sähköpeileissä, sähköuunissa, sähkölämmittimissä jne.
Lämmityselementin suorituskyky ja elinkaari riippuvat materiaalin ominaisuuksista, josta se on valmistettu. Materiaalilla pitäisi olla seuraavat:
Korkea sulamispiste
Korkea vastuskyky
Alhainen lämpötilakertoima vastusta
Korkea venymisvoima
Riittävä hitaus muodostaa vaaleja
Korkea vastustusoksidoinnille avoimessa ilmakehässä
Tässä artikkelissa tarkastelemme neljää yleistä lämmityselementeille käytettyä materiaalia: Nichromia, Kanthalia, Cupronickelia ja Platinaa. Vertailemme niiden koostumusta, ominaisuuksia ja sovellutuksia.
Mikä on Nichromi?
Nichromi on nikkelin ja kromin liitto, jossa on pieniä määriä rauta, mangaania ja silikonia. Se on yksi kaikkein yleisimmistä materiaaleista vastusvaaleja varten. Nichromin tyypillinen koostuma on:
| Elementti | Prosenttiosuus |
|---|---|
| Nikkeli | 80% |
| Kromi | 20% |
| Rauta | 0.5% |
| Mangaani | 0.5% |
| Silikon | 0.5% |
Nichromin ominaisuudet
Nichromilla on seuraavat ominaisuudet:
Vastuskyky: 40 µΩ-cm
Lämpötilakertoima vastusta: 0.0004 / °C
Sulamispiste: 1400 °C
Tiheys: 8.4 g/cm<sup>3</sup>
Korkea vastustusoksidoinnille
Nichromin sovellutukset
Nichromia käytetään lämmityselementteinä sähkölämmittimissä ja -uuneissa. Se on soveltuva jatkuvaksi käyttöön korkeintaan 1200 °C lämpötilassa. Kun lämmityselementti lämmittyy ensimmäisen kerran, alumiini liitoksessa reagoi ilmakehän happeen kanssa ja muodostaa kromiumoksiidikerroksen lämmityselementin ulkopinnalle. Tämä kerros toimii suojaerana ja estää lisäoksidointia, katkaisua ja polttumista.
Mikä on Kanthal?
Kanthal on tavaramerkki, jota käytetään rauta-kromi-alumiiniliittolä (FeCrAl) perheelle. Nämä liitokset käytetään laajasti vastus- ja lämmitysohjelmissa. Kanthalin tyypillinen koostuma on:
| Elementti | Prosenttiosuus |
|---|---|
| Rauta | 72% |
| Kromi | 22% |
| Alumiini | 5.8% |
Kanthalin ominaisuudet
Kanthallilla on seuraavat ominaisuudet:
Vastuskyky 20 °C:ssä: 145 µΩ-cm
Lämpötilakertoima vastusta 20 °C:ssä: 0.000001 / °C
Sulamispiste: 1500 °C
Tiheys: 7.1 g/cm<sup>3</sup>
Korkea vastustusoksidoinnille
Kanthalin sovellutukset
Kanthalia käytetään lämmityselementteinä sähkölämmittimissä ja -uuneissa. Se on soveltuva jatkuvaksi käyttöön korkeintaan 1400 °C lämpötilassa. Kun lämmityselementti lämmittyy ensimmäisen kerran, alumiini liitoksessa reagoi ilmakehän happeen kanssa ja muodostaa alumiiniaoksiidikerroksen lämmityselementin ylle. Tämä kerros on sähköisolatoritekijä, mutta sillä on hyvä lämpöjohtavuus. Tämä sähköisesti eristävä kerros tekee lämmityselementistä sähköiskuherkän. Kanthal on erityisen soveltuva lämmityselementteinä sähköuuneissa, jotka käytetään lämpökuivauksessa keramiikassa, terästeollisuudessa, lasiteollisuudessa ja elektronisessa teollisuudessa.
