Материалы нагревательных элементов: типы свойства и применения
Тепловой элемент - это устройство, которое преобразует электрическую энергию в тепло посредством закона Джоуля-Ленца. Когда электрический ток проходит через сопротивление, он производит тепло. Тепловые элементы используются в различных нагревательных устройствах или приборах, таких как электрические печи, электрические духовки, электрические обогреватели и т.д.
Производительность и срок службы теплового элемента зависят от свойств материала, из которого он изготовлен. Материал должен обладать следующими характеристиками:
Высокая температура плавления
Низкий температурный коэффициент сопротивления
Высокая прочность на разрыв
Достаточная пластичность для формирования проволоки
Высокая устойчивость к окислению в открытом воздухе
В этой статье мы обсудим четыре распространенных материала, используемых для производства тепловых элементов: Нихром, Кантал, Медно-никелевый сплав и Платина. Мы также сравним их состав, свойства и области применения.
Что такое Нихром?
Нихром - это сплав никеля и хрома с небольшими добавками железа, марганца и кремния. Это один из самых широко используемых материалов для резистивных проволочных нагревательных элементов. Типичный состав Нихрома:
| Элемент | Процентное содержание |
|---|---|
| Никель | 80% |
| Хром | 20% |
| Железо | 0.5% |
| Марганец | 0.5% |
| Кремний | 0.5% |
Свойства Нихрома
Нихром обладает следующими свойствами:
Удельное электрическое сопротивление: 40 мкОм·см
Температурный коэффициент сопротивления: 0.0004 / °C
Температура плавления: 1400 °C
Плотность: 8.4 г/см<sup>3</sup>
Высокая устойчивость к окислению
Применение Нихрома
Нихром используется для изготовления нагревательных элементов для электрических обогревателей и печей. Он подходит для непрерывной работы при температуре до 1200 °C. При первом нагреве нагревательного элемента хром в сплаве реагирует с кислородом в атмосфере и образует слой оксида хрома на внешней поверхности нагревательного элемента. Этот слой действует как защитный слой и предотвращает дальнейшее окисление, разрушение и перегорание проволоки.
Что такое Кантал?
Кантал - это товарный знак для группы сплавов железо-хром-алюминий (FeCrAl). Эти сплавы используются для широкого круга резистивных и нагревательных применений. Типичный состав Кантала:
| Элемент | Процентное содержание |
|---|---|
| Железо | 72% |
| Хром | 22% |
| Алюминий | 5.8% |
Свойства Кантала
Кантал обладает следующими свойствами:
Удельное электрическое сопротивление при 20 °C: 145 мкОм·см
Температурный коэффициент сопротивления при 20 °C: 0.000001 / °C
Температура плавления: 1500 °C
Плотность: 7.1 г/см<sup>3</sup>
Высокая устойчивость к окислению
Применение Кантала
Кантал используется для изготовления нагревательных элементов для электрических обогревателей и печей. Он подходит для непрерывной работы при температуре до 1400 °C. При первом нагреве нагревательного элемента алюминий в сплаве реагирует с кислородом в атмосфере и образует слой оксида алюминия на нагревательном элементе. Этот слой является электрическим изолятором, но имеет хорошую теплопроводность. Этот электрический изолирующий слой делает нагревательный элемент защищенным от удара. Кантал очень подходит для изготовления нагревательных элементов для электрических печей, используемых для термической обработки в керамической, сталелитейной, стекольной и электронной промышленности.
