Mga Materyales ng Pagganap na Elemento: Uri Mga Katangian at mga Application
Ang isang heating element ay isang aparato na nagpapalit ng elektrikal na enerhiya sa init sa pamamagitan ng proseso ng Joule heating. Kapag ang isang electric current ay lumampas sa isang resistance, ito ay nagpapabuo ng init. Ang mga heating elements ay ginagamit sa iba't ibang kagamitan o aparato para sa pag-init, tulad ng electric furnaces, electric ovens, electric heaters, atbp.
Ang performance at buhay ng isang heating element ay nangangailangan ng mga katangian ng materyal na ginagamit dito. Ang materyal ay dapat mayroon ang mga sumusunod:
Mataas na melting point
Mataas na resistivity
Mababang temperature coefficient of resistance
Mataas na tensile strength
Sapat na ductility upang makabuo ng mga wire
Mataas na resistance sa oxidation sa bukas na atmosphere
Sa artikulong ito, kami ay uusapan ang apat na karaniwang materyal na ginagamit para sa paggawa ng heating elements: Nichrome, Kanthal, Cupronickel, at Platinum. Kami rin ay ikokompara ang kanilang komposisyon, katangian, at aplikasyon.
Ano ang Nichrome?
Ang Nichrome ay isang alloy ng nickel at chromium na may maliit na bahagi ng iron, manganese, at silicon. Ito ay isa sa pinakakaraniwang materyal na ginagamit para sa resistance wire heating elements. Ang typical na komposisyon ng Nichrome ay:
| Elemento | Porsyento |
|---|---|
| Nickel | 80% |
| Chromium | 20% |
| Iron | 0.5% |
| Manganese | 0.5% |
| Silicon | 0.5% |
Katangian ng Nichrome
Ang Nichrome ay mayroong mga sumusunod na katangian:
Resistivity: 40 µΩ-cm
Temperature coefficient of resistance: 0.0004 / °C
Melting point: 1400 °C
Specific gravity: 8.4 g/cm<sup>3</sup>
Mataas na resistance sa oxidation
Aplikasyon ng Nichrome
Ginagamit ang Nichrome para sa paggawa ng heating elements para sa electric heaters at furnaces. Ito ay angkop para sa continuous operation hanggang sa temperatura na 1200 °C. Kapag unang inihain ang heating element, ang chromium sa alloy ay tumutugon sa oxygen sa atmosphere at bumubuo ng layer ng chromium oxide sa labas ng surface ng heating element. Ang layer na ito ay gumagampan bilang protective layer at nagpapahinto sa karagdagang oxidation, pagkawasak, at pagburn out ng wire.
Ano ang Kanthal?
Ang Kanthal ay isang trademark name para sa pamilya ng iron-chromium-aluminum (FeCrAl) alloys. Ginagamit ang mga alloys na ito para sa malawak na saklaw ng resistance at heating applications. Ang typical na komposisyon ng Kanthal ay:
| Elemento | Porsyento |
|---|---|
| Iron | 72% |
| Chromium | 22% |
| Aluminum | 5.8% |
Katangian ng Kanthal
Ang Kanthal ay mayroong mga sumusunod na katangian:
Resistivity at 20 °C: 145 µΩ-cm
Temperature coefficient of resistance at 20 °C: 0.000001 / °C
Melting point: 1500 °C
Specific gravity: 7.1 g/cm<sup>3</sup>
Mataas na resistance sa oxidation
Aplikasyon ng Kanthal
Ginagamit ang Kanthal para sa paggawa ng heating elements para sa electric heaters at furnaces. Ito ay angkop para sa continuous operation hanggang sa temperatura na 1400 °C. Kapag unang inihain ang heating element, ang aluminum sa alloy ay tumutugon sa oxygen sa atmosphere at bumubuo ng layer ng aluminum oxide sa labas ng heating element. Ang layer na ito ay isang electrical insulator ngunit may mabuting thermal conductivity. Ang electrically insulating layer na ito ay nagpapahinto sa pag-shock ng heating element. Ang Kanthal ay napakahalaga para sa paggawa ng heating elements para sa electric furnaces na ginagamit para sa heat treatment sa ceramics, steel, glass, at electronic industries.
